EP3167327A1 - Folding optics for folding an optical path in a laser pulse arrangement - Google Patents

Folding optics for folding an optical path in a laser pulse arrangement

Info

Publication number
EP3167327A1
EP3167327A1 EP15731049.1A EP15731049A EP3167327A1 EP 3167327 A1 EP3167327 A1 EP 3167327A1 EP 15731049 A EP15731049 A EP 15731049A EP 3167327 A1 EP3167327 A1 EP 3167327A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mirror
folding
elements
laser pulse
bottom plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15731049.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan Kaster
Rainer Bleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rofin Baasel Lasertech GmbH and Co KG
Original Assignee
Rofin Baasel Lasertech GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rofin Baasel Lasertech GmbH and Co KG filed Critical Rofin Baasel Lasertech GmbH and Co KG
Publication of EP3167327A1 publication Critical patent/EP3167327A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/12—Reflex reflectors
    • G02B5/122—Reflex reflectors cube corner, trihedral or triple reflector type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/12—Reflex reflectors

Definitions

  • the invention relates to a folding optics for folding a beam path in a laser pulse arrangement which comprises at least two mirror elements each having a planar mirror surface.
  • the mirror elements are spatially fixed by a holding device by means of adhesion in such a way that the mirror surfaces are arranged to each other at a predeterminable angle.
  • the invention further relates to a laser pulse arrangement comprising an arrangement of optical elements, in particular prisms, optical gratings and / or dispersive mirrors, with at least one such folding optics.
  • Folding optics of the type mentioned above are generally known from the prior art and serve to convolve a beam path of light or laser beams in a variety of optical applications.
  • folding optics are particularly sensitive to adjustment errors, so that it has proven advantageous to limit the number of degrees of freedom to be adjusted by the optical elements required for guiding the beam path, such as mirror elements, beam splitters, prisms or the like, by means of a common holding device are spatially fixed in a predeterminable orientation to each other.
  • EP 1 687 876 B1 discloses folding optics for a laser pulse compressor in which at least two mirror elements each having a planar mirror surface are spatially fixed in such a way by means of a holding device that the two mirror surfaces are arranged at a predeterminable angle relative to one another.
  • step mirrors for use in optical applications are available, which comprise two mirror elements each having a planar mirror surface.
  • the two mirror elements are integrally connected to each other at the edge by means of an adhesive bond in such a way that the associated mirror surfaces are arranged perpendicular to one another.
  • adhesive-containing compounds for the attachment of optical elements.
  • Room temperature is (20-35 ° C).
  • interaction with organic compounds can lead to cleavage / ionization of the same.
  • the radicals thus generated are transported to the optics in the laser beam, where they are deposited and can initiate reactions that damage the coatings applied to the optics.
  • the normal or positive dispersion typically caused by the optical elements arranged inside the resonator causes a pulse broadening, which must be compensated by an arrangement of further optical elements, called a laser pulse compressor.
  • a temporal dispersion is deliberately brought about for the purpose of amplifying the laser pulse (chirped pulse amplification), which is effected with so-called laser pulse stretchers.
  • a laser pulse expander thus has an arrangement of optical elements with a pulse duration-prolonging dispersion.
  • the laser beam of high intensity guided in laser pulse arrays of ultra-short-pulse lasers in particular laser pulse compressors or laser pulse stretchers, typically interacts with substances gassed out of adhesive bonds or lubricants, which is due to absorption effects in order to damage the optical elements used can lead .
  • reflectors for use as folding optics are also known from the prior art, ie they are designed as prisms of different geometries.
  • a prism utilizing a base area in the form of a right-angled and isosceles triangle can be used as a low-loss retroreflector to effect, for example, a 180 ° deflection of a beam path.
  • Such prisms have a geometry adapted to the respective optical application, so that a reduction of the remaining degrees of freedom which is to be adjusted is effected.
  • a folding optical system for folding a beam path in a laser pupal arrangement comprises at least two mirror elements each having a planar mirror surface, the mirror elements being spatially fixed by a retaining device such that the two mirror surfaces are arranged at a predeterminable angle relative to one another.
  • each of the two mirror elements aligned along a respective side surface of a Winkelenddozenses, wherein the two side surfaces are arranged to each other at a predetermined angle.
  • the Winkelendcind serves as an abutment for non-positive connection of the mirror elements with the holding device.
  • the invention thus avoids the use of adhesives for fixing the mirror elements, whereby a possible outgassing is effectively counteracted even when using the folding optics for folding the beam path of high-intensity laser radiation.
  • the Fallt optics for folding a beam path of a laser pulse compressor or a laser pulse stretching a minimal impairment of the operation can be ensured even when generating laser pulses of high intensity.
  • the adjustment effort necessary for fixing the mirror elements is minimized, since the angle to be set, in which the two mirror surfaces are to be aligned with each other, of the
  • Winkelendouracil is specified. So it is sufficient for the accurate adjustment of this degree of freedom, the two flat mirror elements with the corresponding side surfaces of acting as an abutment Winkelendineses force fit to press.
  • clamping elements such as particular screws or the like are used, wherein a pressing force is selected such that both the mechanical stability of the fixed by means of the holding mirror elements is ensured, and any occurring mechanical stresses are minimized to a deterioration of the optical Properties of the so attached
  • the force acting on the frictional engagement with a respective mirror element is transferred indirectly via a spring element arranged between a clamping element and the respective mirror element and formed in a planar manner.
  • the 30 spring element serves to mögl lgst g leich thoroughlyen Kunststoffsu ng of the voltage exerted by the clamping element on the mirror element bten force on an enlarged contact surface to minimize occurring occurring Spannu.
  • the spring element prevents a transmission of a signal in particular as Adjusting screws running clamping elements for fixing necessary rotational movement or torsion on the mirror element. This counteracts possible damage or deformation of the mirror element during the adjustment of the folding optics.
  • the spring element is executed in accordance with a possible embodiment of the invention, similar to a curved leaf spring whose curvature is directed away from the planar surface of the mirror element. This curvature is designed to compensate for the different thermal expansions of the materials used by deformation, so that the voltage in the mirror substrate is minimized.
  • the spring element is preferably arranged such that the force exerted by the clamping element on the mirror element acts only in areas in which the Winkelend clips forms an abutment on the opposite side to avoid stresses in the mirror element by bending or torsion.
  • the spring element is arched and arranged such that the spring element with respect to a contact surface to the mirror element has at least one convex curvature. Such a design serves to compensate for unwanted tension by material-dependent expansions that can occur when changing the ambient temperature.
  • a clamping element for example, the above-mentioned clamping element, rotatably mounted about an axis, so that the direction of the force mediated by the clamping element is variable.
  • the tensioning element is aligned in such a way that the force necessary for fixing the mirror element acts exactly in the direction of the normal vector of the mirror surface, in order to ensure a storage that is as free of deformation and tension as possible.
  • the predetermined angle is less than 120 °, in particular 90 °.
  • the Winkelendowed acting as an abutment may in particular have a base of rectangular or square shape or in the form of a right triangle.
  • angle specifications always include a tolerance range that is predetermined by the manufacturing accuracy.
  • This tolerance range is typically less than 1 °, ideally less than 2.5 °, for the angle given by the angular gauge, if the entire mirror surface of the mirror elements is considered. Accordingly, surfaces are also considered to be flat if they are deviating in shape due to manufacturing tolerances
  • these deviations are in the range of a fraction of the wavelength of the laser used, in particular in the range of one-eighth or one-tenth of the wavelength, which usually in the range 100 nm to 10 ⁇ , in particular up to 3 ⁇ lies.
  • the Winkelendposposembl of metal, ceramic or a glass substrate which has a high degree of robustness to mechanical deformation.
  • Winkelendflop also has the advantage that the side surfaces are abradable and / or polishable, which allows a particularly precise specification of the defined by the arrangement of the page tenphil angle.
  • the Winkelend justifies consists of a single crystal.
  • a single crystal with corresponding cubic symmetry for example, pyrite with a cubic primitive lattice, can be bred to serve as a template for the angular gauge.
  • the split single crystals have very flat contact surfaces, so that the angle defined by the angle produced in this way can be specified particularly precisely.
  • a reflective coating is applied to a surface of the angle end dimension.
  • the surface having the reflective coating extends perpendicular to the two mirror surfaces of the mirror elements and thus makes possible an angle reflector comprising three reflective surfaces, which is also referred to as a corner-cu be reflector.
  • the reflective coating and the mirror surfaces of the mirror elements are preferably designed such that they have a particularly high polarization-independent reflectivity in the region of the wavelength of the laser beam guided by the folding optical system.
  • the holding device has a base plate and a holding element disposed opposite the base plate.
  • the mirror elements are arranged between the base plate and the retaining element and are connected in a force-locking manner to these elements, the retaining element serving as an abutment in the frictional locking movement.
  • the particular plate-shaped holding element d ient to the fact that a displacement of the mirror elements from their sol llage is also u nter strongly vibrating stress counteracted.
  • the holding element additionally comprise a milled N ut, whose dimensions correspond to the mirror elements and counteract slippage of the mirror element also in the perpendicular to r force extending Richtu lengths.
  • the force required for frictional force for example, by means of known clamping elements, such as particular screws, clamps or the like, mediated and acts perpendicular to the plane spanned by the normal vectors of the mirror surfaces level.
  • Such a configuration is characterized by increased mechanical stability and enables a particularly uniform distribution of the force necessary for frictional fastening, so that distortion or deformation of the Mirror elements and their mirror surfaces can be avoided.
  • the holding plate opposite the base plate and serving as abutment is an optional element, it is understood that this element may not be necessary depending on the application to ensure a sufficiently stable attachment.
  • a holding part is arranged between the holding element and a respective mirror element.
  • the holding part is in mechanical contact with the mirror element and transmits thereon a force serving for frictional connection.
  • the holding part has a suitable shape, according to a possible embodiment, a voltage applied to the mirror element surface of the holding part is formed as a hemisphere.
  • the surface resting on the mirror element has a planar shape. The holding part brings about extensive decoupling of the forces acting in particular on adjustment of the holding element, whereby a low-deformation attachment of the mirror elements is ensured or damage during assembly and movement of the mirror elements by vibration can be avoided.
  • the holding part and / or the holding element is resiliently mounted to ensure a uniform force transmission to the mirror elements and to avoid overloading by excessive contact pressure.
  • the particular plate-shaped holding element is fastened by means of fixing rods, which are resiliently mounted by means of disc spring packets.
  • the holding part is bolt-shaped and resiliently mounted in a recess of the retaining element.
  • helical springs find use. In any case, an attenuation of forces acting on the mirror elements is effected in order to avoid deformations of the mirror elements and thus aberrations of the folding optics.
  • At least one slot is introduced into the bottom plate of the holding device, which is parallel to a base surface of the bottom plate and is formed such that by applying force to the bottom plate in a direction perpendicular to the base surface of the bottom plate tilting of the mirror elements about a first tilt axis is effected ,
  • a holding device formed in this way thus enables fine adjustment of degrees of freedom, in particular the tilting of the mirror elements fastened by means of the holding device over a small angular range, without hinges being provided for this purpose.
  • the force required for pressing the bottom plate can be communicated, for example, by clamping, adjusting screws or the like, so that the pivoting takes place over the small angular range with a high mechanical rigidity.
  • the use of lubricants is not required.
  • the two slots introduced into the base plate extend in different directions such that the first and second tilting axes are perpendicular to one another.
  • the bottom plate has a suitable for tilting the arrangement mounted thereon flexibility.
  • the bottom plate is made of metal.
  • a planar upper side of the base plate extends relative to a flat underside of the base plate arranged opposite the upper side at a non-zero angle. Since the mirror elements are constructed on top of the bottom plate, this design allows the specification of an angle offset to -in dependence on the respective optical application- to minimize an adjustment effort.
  • the fixation of the base plate-and thus the fine adjustment of the alignment of the mirror elements- can be achieved by means of adjusting screws or the like, so that now only an angular adjustment in one direction can take place to completely cover the required adjustment range. This has proved to be advantageous since such an adjustment possibility can eliminate or at least reduce the influence of thread clearance around the zero point position.
  • a laser pulse arrangement comprising an arrangement of optical elements, in particular prisms, optical gratings and / or dispersive mirrors, according to the invention comprises at least one folding optical system described above.
  • the folding optics is arranged to guide a laser beam through the arrangement 5 of optical elements.
  • the array of optical elements is disposed between two folding optics. This allows a particularly compact design of the laser pulse application, wherein optionally in the folding of the Strahlt) lenwegs means of the folding optics, a height offset can be effected.
  • the holding device of the folding optics is preferably mounted displaceably parallel to the propagation direction of the laser beam, in order to enable a fine adjustment.
  • a length of a laser pulse compressor 15 or laser pulse stretcher can be adjusted.
  • the laser pulse compressor is a laser pulse arrangement with an arrangement of optical elements, such as, in particular, prisms, optical gratings and / or dispersive mirrors, which has a pulse duration of the laser pulse which reduces the dispersion.
  • the arrangement of optical elements of the laser pulse compressor has a dispersion which is opposite to a dispersion present in at least one spectral range of the modes contained in the laser pulse.
  • the invention provides that the laser pulse compressor has at least one folding optical system according to the invention for folding the beam path.
  • optical elements can also cause negative dispersion, which is compensated accordingly by laser pulse compressors having arrangements of optical elements with effectively positive dispersion.
  • the holding device of the folding optics is slidably mounted parallel to the propagation direction of the incident laser beam, in order to enable adjustment of the length of the laser pulse compressor.
  • the mirror elements of the folding optics are dielectric mirrors.
  • Such mirrors have a plurality of superimposed layers of different refractive indices and may be formed to have a particularly high reflectivity for a given wavelength.
  • the dielectric mirrors are designed such that they have a suitable dispersion for at least one spectral range of the modes contained in the laser pulse, so that they can themselves be used for pulse compression. Since the effect of the negative dispersion achievable by means of dielectric mirror is generally small compared to the effect obtainable by means of arrangements of, in particular, optical gratings, it is advisable to provide dielectric mirrors merely for fine-tuning the phase shifts.
  • the Laserpulsanordung is designed as a laser pulse expander, which according to an array of optical elements, in particular prisms, optical gratings and / or dispersive Includes mirrors, which has a pulse duration of the laser pulse extending dispersion.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a folding optics having two mutually perpendicular mirror surfaces according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a detailed perspective view of the folding optical system according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a detailed representation of a bottom plate of the folding optical system in one
  • Fig. 4 is a schematic side view of an alternative fastening means which comprises a spring-mounted retaining element
  • FIG. 5 is a perspective view of a folding optical system according to a second embodiment, which is designed as a corner-cube reflector
  • FIG. 6 shows a detailed representation of a bottom plate of the folding optical system according to an alternative exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a folding optical system 1 according to a first exemplary embodiment, which is particularly suitable for use with a laser pulse compressor or laser pulse expander.
  • the folding optics 1 u comprises a holding device 2 with a bottom plate 3, fastening rods 4 and a holding element 5.
  • the holding device 2 d ient to r frictional attachment of between the bottom plate 3 and the support member 5 angeord Neten mirror elements 6, the associated mirror surfaces 7 are arranged at right angles to each other and thus konfigu are riert as an angle reflector.
  • an angle end dimension 8 is provided, which consists of a glass substrate with precisely ground and polished side surfaces, on which the mirror surfaces 7 abut the mirror elements 6. Accordingly, the angle at which the two mirror surfaces 7 are arranged relative to one another is predetermined by the order of the side surfaces of the angular end dimension 8.
  • the final angle 8 is made of a precisely finished and polished metal substrate or ceramic substrate, in particular steel.
  • the Winkelend measured 8 which has a square Gru nd Structure in the principalsu shown in ur embodiment 1, acts in the frictional Fixieru ng of the mirror elements 6 as an abutment to the means of clamping elements 9, which are here as Stellschrau executed, exerted force.
  • On the respective clamping element 9 gegenü berl side limiting a stop 10 of the holding device 2 a Verschiebu ng of the Winkelend measure. 8
  • the clamping elements 9 are bezüg Lich the bottom plate 3 d rehbar stored. By means of a pivoting of the clamping elements 9, the direction of the force exerted by the clamping element 9 on the mirror element 6 can be adjusted precisely. However, occurring stresses can be minimized in order to avoid imaging errors in the folding optics.
  • a curved spring element 11 is arranged, the curvature of which faces away from the mirror element 6 (the curvature can not be seen in FIG. 1).
  • the spring element 11 ensures that the necessary during the adjustment of the holding device 2 rotational movement of the adjusting screw 9 is not transmitted to the mirror element 6. Furthermore, the spring element 11 counteracts possible deformations of the mirror element 6.
  • the spring action and the planar design of the spring element 11 allows a particularly uniform distribution of the force exerted by the clamping element 9, so that an almost tension-free fixation of the mirror elements 6 is ensured.
  • the mounting rods 4 have at the upper ends of thread, which serve to fix the plate-shaped holding element 5 by means of nuts 12.
  • the holding element 5 has two recesses, in
  • the holding parts 13 are screwed.
  • the holding parts 13 are resiliently mounted by means of helical springs not shown in detail and are in mechanical contact with the mirror elements 6.
  • the spring-mounted holding parts 13 cause a minimization of tension or deformation of the mirror elements 6, in particular in the mechanical fixation of the holding element. 5
  • a groove is inserted into the holding element 5, which serves to receive a respective mirror element 6.
  • the spatial dimensions are adapted to the mirror element in such a way that a displacement of the mirror element 6 in a direction perpendicular to the force effect of the frictional connection can be counteracted even with strong vibrations.
  • further holding elements are provided which run perpendicular to the holding element 5 and form lateral boundaries to the mirror elements 6.
  • the further holding elements thus form a lateral stop for the mirror elements 6, so that the mirror elements 6 do not slip even under strongly vibrating transport and operating conditions.
  • the bottom plate 3 of the holding device 2 has two mutually parallel slots 14, 15, which define two mutually perpendicular tilting axes 16, 17. In this case, caused by the slot 14 first tilting axis 16 extends substantially parallel to a spatial direction Y, whereas the second tilting axis 17 caused by the slot 15 extends parallel to the spatial direction X.
  • the bottom plate 3 consists in the embodiment shown of metal and has a suitable tilting flexibility.
  • coordinate space we refer to a three-dimensional Euclidean space (R 3 ) with the standard scalar product.
  • FIG. 2 shows a perspective detail of the lower part of the folding optical system 1 according to the first exemplary embodiment. Shown are in particular the rotatably mounted on the bottom plate 3 clamping elements 9, which are provided for the frictional attachment of the mirror elements 6 in the lateral direction.
  • the force required for this purpose is transferable indirectly via spring elements 11 arranged therebetween to the respective mirror elements 6, which in the force-free state have a slightly curved shape, but can lie flush against the respective mirror element 6 after adhesion.
  • the Winkelendimi 8 serves as an abutment, which thereby predetermines the relative orientation of the two mirror surfaces 7 to each other.
  • clamping elements 9 are fixed.
  • the bottom plate 3 has two slots 14, 15 which each comprise sections with increased gap width, which predefine the tilting axes 16, 17.
  • FIG. 3 shows, by way of example, a section of the base plate 3 having the slot 14 and a mechanism suitable for tilting the base plate 3, comprising a set screw 21 and a securing screw 22.
  • a set screw 21 By means of the screw 21 is on the formed by the slot 14 sections 23, 24 of the bottom plate 3, a force mediated such that the two sections 23, 24 can be tilted against each other by a tilt angle.
  • the set tilt angle by means of the locking screw 22 is fixed, which engages for fixing the arrangement in a corresponding introduced into the bottom plate 3 threaded hole.
  • the adjusting screw 21 has in the example shown a hemispherical printing end, which presses on a disc 26, which consists for example of glass or sapphire and is embedded in the bottom plate 3.
  • FIG. 4 shows an alternative fastening possibility for frictionally fixing the mirror elements 6 by means of the holding device 2. Shown is the upper part of the holding device 2, which comprises the holding element 5, the holding part 13 and the fastening bar 4.
  • the holding part 13 has a hemispherical shape in the example shown here.
  • the holding part 13 is rigidly connected to the holding element 5, which, however, is resiliently attached to the fixing rods 4 by means of further spring elements 25, which are designed as disk spring packets or, according to an alternative embodiment, as helical compression springs is stored.
  • FIG. 5 shows a perspective view of a second embodiment of the folding optics 1, which is designed as a corner-cube reflector.
  • essential components of the exemplary embodiment shown in FIG. 5 are identical to those of the first exemplary embodiment, so that reference is made to the relevant explanations.
  • the mechanical attachment of the mirror elements 6 can be carried out in accordance with the already explained with reference to Figures 1 to 4 fasteners. In the following, therefore, only the differences will be discussed.
  • the second embodiment shown in FIG. 5 differs, apart from the configuration of the rectangular mirror elements 6, only in that the angle end dimension 8 used and consisting of a glass substrate has a reflective coating 18.
  • the coated Winkelendchel 8 serves as a mirror in the folding of a beam path.
  • an angle reflector is given, which is also referred to as corner-cube reflector and is able to reflect an incident laser beam 19 such that the of Folding optics 1 reflected laser beam 20 is directed against the original propagation direction and parallel offset to this.
  • three mirror elements 6 of equal size are provided, which are arranged according to the corner cube reflector geometry shown in FIG. 5, the three mirror elements 6 each having a square mirror surface.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a base plate 3 according to an alternative embodiment.
  • an upper side 27 of the base plate 3 carrying the optical structure of mirror elements 6 does not run parallel to an underside 28 of the base plate 3 arranged opposite to it.
  • the underside 28 runs parallel to the XY plane, which is spanned by the spatial direction X and the spatial direction Y.
  • the upper side 27 extends in a plane which is slightly Fügig opposite the XY plane is pivoted, wherein the axis of rotation in the example shown is parallel to the spatial direction Y.
  • the upper side 27 extends at an angle ⁇ to the underside 28 of the base plate 3, wherein the angle ⁇ according to preferred embodiments is a few degrees, in particular less than 2 °.
  • the angle ⁇ is used to specify an angle offset in order to optimally adapt the adjustment of the mirror elements 6 to the optical application.
  • a suitable specification of the angle offset makes it possible for the pivoting of the sections 23, 24 about the tilting axes 16, 17, which is necessary for the adjustment, to take place in one direction so that a possible thread clearance of the adjusting screws 21 used for the pivoting is eliminated.
  • Such a thread play occurs significantly in an adjustment to the zero point, so therefore in arrangements which bottom plates 3 with mutually parallel upper and lower sides 27, 28 have.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

Disclosed are folding optics (1) for a laser pulse compressor, said folding optics comprising at least two reflecting elements (6), each having a flat reflecting surface (7), which reflecting elements are spatially fixed by a retaining device (2) by means of a frictional connection in such a way that the two reflecting surfaces (7) are arranged at a definable angle with respect to each other. According to the invention, each of the two reflecting elements (6) is oriented along a respective side surface of an angle block (8), wherein the two side surfaces are arranged at a definable angle with respect to each other and the angle block (8) serves as an abutment in order to achieve the frictional connection to the retaining device (2).

Description

FALTUNGSOPTIK ZUR FALTUNG EINES STRAHLENWEGS IN EINER LASERPULSANORDNUNG  FOLDING OPTICS FOR FOLDING A RADIATION PATH IN A LASER PULSE ARRANGEMENT
Die Erfindung betrifft eine Faltungsoptik zur Faltung eines Strahlenwegs in ei- ner Laserpulsanordnung, die zumindest zwei jeweils eine ebene Spiegelfläche aufweisende Spiegelelemente umfasst. Die Spiegelelemente sind von einer Haltevorrichtung mittels Kraftschluss derart räumlich fixiert, dass die Spiegelflächen zueinander in einem vorgebbaren Winkel angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Laserpulsanordnung umfassend eine Anordnung von opti- sehen Elementen, insbesondere Prismen, optischen Gittern und/oder dispersi- ven Spiegeln, mit zumindest einer derartigen Faltungsoptik. The invention relates to a folding optics for folding a beam path in a laser pulse arrangement which comprises at least two mirror elements each having a planar mirror surface. The mirror elements are spatially fixed by a holding device by means of adhesion in such a way that the mirror surfaces are arranged to each other at a predeterminable angle. The invention further relates to a laser pulse arrangement comprising an arrangement of optical elements, in particular prisms, optical gratings and / or dispersive mirrors, with at least one such folding optics.
Faltungsoptiken der Eingangs genannten Art sind generell aus dem Stand der Technik bekannt und dienen zur Faltung eines Strahlenwegs von Licht- bzw. Laserstrahlen in einer Vielzahl von optischen Anwendungen. Typischerweise sind derartige Faltungsoptiken besonders empfindlich gegenüber Justierfehlern, so dass es sich als vorteilhaft erwiesen hat, die Anzahl der zu justierenden Freiheitsgrade dadurch einzuschränken, dass die zur Führung des Strahlenwegs erforderlichen optischen Elemente, wie beispielsweise Spiegelelemen- te, Strahlteiler, Prismen oder dergleichen, mittels einer gemeinsamen Haltevorrichtung in vorgebbarer Orientierung zueinander räumlich fixiert sind. Folding optics of the type mentioned above are generally known from the prior art and serve to convolve a beam path of light or laser beams in a variety of optical applications. Typically, such folding optics are particularly sensitive to adjustment errors, so that it has proven advantageous to limit the number of degrees of freedom to be adjusted by the optical elements required for guiding the beam path, such as mirror elements, beam splitters, prisms or the like, by means of a common holding device are spatially fixed in a predeterminable orientation to each other.
So ist beispielsweise aus EP 1 687 876 Bl eine Faltungsoptik für einen Laserpulskompressor bekannt, bei der zumindest zwei jeweils eine ebene Spiegelflä- che aufweisende Spiegelelemente derart mittels einer Haltevorrichtung räumlich fixiert sind, dass die beiden Spiegelflächen zueinander in einem vorgebbaren Winkel eingeordnet sind. For example, EP 1 687 876 B1 discloses folding optics for a laser pulse compressor in which at least two mirror elements each having a planar mirror surface are spatially fixed in such a way by means of a holding device that the two mirror surfaces are arranged at a predeterminable angle relative to one another.
Ferner sind beispielsweise Stufenspiegel zum Einsatz für optische Anwendun- gen erhältlich, die zwei jeweils eine ebene Spiegelfläche aufweisende Spiegelelemente umfassen. Die beiden Spiegelelemente sind randseitig mittels einer Klebverbindung derart miteinander stoffschlüssig verbunden, dass die zugehörigen Spiegelflächen zueinander senkrecht angeordnet sind. Mit einer der- artigen Anordnung lässt sich auf besonders einfache Art und Weise ein Umlenken eines einfallenden Laserstrahls antiparallel versetzt zur ursprünglichen Propagationsrichtung bewirken. Insbesondere im Hochleistungsbereich von Laseranwendungen hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, Klebstoff enthaltende Verbindungen zur Befestigung von optischen Elementen einzusetzen. Problematisch sind hierbei Ausgasungen von Kleb- und Schmierstoffen, insbesondere von organischen Verbindungen wie Kohlenwasserstoffen, Siloxanen oder Ähnlichem bei Betriebstempe- ratur, welche bei entsprechender Kühlung typischerweise im Bereich derFurthermore, for example, step mirrors for use in optical applications are available, which comprise two mirror elements each having a planar mirror surface. The two mirror elements are integrally connected to each other at the edge by means of an adhesive bond in such a way that the associated mirror surfaces are arranged perpendicular to one another. With one of like arrangement can be a particularly simple way deflecting an incident laser beam antiparallel offset cause the original direction of propagation. However, especially in the high-power range of laser applications, it has proven to be disadvantageous to use adhesive-containing compounds for the attachment of optical elements. In this case, outgassing of adhesives and lubricants, in particular of organic compounds such as hydrocarbons, siloxanes or the like at the operating temperature, which, with appropriate cooling, is typically in the range of
Raumtemperatur liegt (20-35°C). Bei Laserpulsanwendungen mit hohen Spitzenintensitäten kann eine Wechselwirkung mit organischen Verbindungen zu einer Aufspaltung / Ionisierung derselbigen führen. Die so erzeugten Radikale werden im Laserstrahl zu den Optiken transportiert, lagern sich dort ab und können Reaktionen einleiten, die die auf den Optiken aufgebrachten Beschich- tungen beschädigen. Room temperature is (20-35 ° C). In laser pulse applications with high peak intensities, interaction with organic compounds can lead to cleavage / ionization of the same. The radicals thus generated are transported to the optics in the laser beam, where they are deposited and can initiate reactions that damage the coatings applied to the optics.
Bei der Erzeugung von gepulstem Laserlicht mittels modengekoppelter Ultrakurzpulslaser bedingt die von den innerhalb des Resonators angeordneten op- tischen Elementen typischerweise verursachte normale bzw. positive Dispersion eine Pulsverbreiterung, welche von einer Anordnung weiterer optische Elemente, Laserpulskompressor genannt, kompensiert werden muss. In manchen Anwendungen wird eine zeitliche Dispersion auch absichtlich zum Zwecke der Verstärkung des Laserpulses herbeigeführt (chirped pulse amplification), was mit sogenannten Laserpulsstreckern bewirkt wird. Zur anschließenden Kompression des Laserpulses sind aus dem Stand der Technik Anordnungen von Prismen, optischen Gittern oder dispersiven Spiegeln bekannt, die zumindest für einen Spektralbereich des erzeugten Laserlichts effektiv eine entgegengesetzte Dispersion aufweisen, so dass der Pulsverbreiterung im Idealfall derart entgegengewirkt wird, dass Pulse von minimaler zeitlicher Dauer bereit gestellt werden. Es versteht sich, dass die von optischen Elementen verursachte Dispersion im Al lgemeinen frequenzabhängig ist. Entsprechend können optische Elemente in einem ersten Frequenzbereich beispielsweise negative Dispersion und in einem zweiten Frequenzbereich positive Dispersion aufweisen . Die Verwend ung von derartigen Optiken zur Verkürzung einer Pu lsdauer eines Laserpu lses in einem Laserpulskompressor erfordert, dass der zuvor erzeugten Dispersion entgegengewirkt wird . Entsprechendes gilt für optische Anordnungen, die als Laserpu lsstrecker Einsatz finden . H ierbei soll jedoch ein weiteres Auseinanderdriften des Laserpulses erreicht werden, so dass eine etwaig vorhandene Dispersion nicht kompensiert, sondern zu einer vorhandenen Dispersion eine entsprechende Dispersion add itiv hinzugefügt wird . Mithin weist ein Laserpulsstrecker somit eine Anord nu ng von optischen Elementen mit einer pulsdauerverlängernden Dispersion auf. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der in Laserpulsanord nu ngen von Ultrakurzpu lslasern, wie insbesondere Laserpulskompressoren oder Laserpulsstreckern geführte Laserstrahl hoher Intensität typischerweise mit aus Klebeverbindungen oder Schmiermitteln ausgegasten Stoffen wechselwirkt, was auf Gru nd von Absorptionseffekten zu r Beschäd igu ng der verwendeten optischen Elementen führen kann . In the generation of pulsed laser light by means of mode-locked ultrashort-pulse lasers, the normal or positive dispersion typically caused by the optical elements arranged inside the resonator causes a pulse broadening, which must be compensated by an arrangement of further optical elements, called a laser pulse compressor. In some applications, a temporal dispersion is deliberately brought about for the purpose of amplifying the laser pulse (chirped pulse amplification), which is effected with so-called laser pulse stretchers. For the subsequent compression of the laser pulse, arrangements of prisms, optical gratings or dispersive mirrors are known from the prior art, which effectively have an opposite dispersion at least for one spectral range of the generated laser light, so that ideally the pulse broadening is counteracted such that pulses of minimum time duration are provided. It is understood that the dispersion caused by optical elements is generally frequency-dependent. Correspondingly, optical elements in a first frequency range may have negative dispersion, for example, and positive dispersion in a second frequency range. The use of such optics to shorten a pulse duration of a laser pulse in a laser pulse compressor requires that the previously generated dispersion be counteracted. The same applies to optical arrangements which are used as Laserpu lsstrecker use. Here, however, a further drifting apart of the laser pulse is to be achieved, so that any dispersion present is not compensated for, but an appropriate dispersion is additively added to an existing dispersion. Consequently, a laser pulse expander thus has an arrangement of optical elements with a pulse duration-prolonging dispersion. However, it has been shown that the laser beam of high intensity guided in laser pulse arrays of ultra-short-pulse lasers, in particular laser pulse compressors or laser pulse stretchers, typically interacts with substances gassed out of adhesive bonds or lubricants, which is due to absorption effects in order to damage the optical elements used can lead .
Prinzipiell sind aus dem Stand der Technik auch Reflektoren zur Anwendung als Faltu ngsoptiken bekannt, d ie als Prismen unterschiedlicher Geometrie ausgeführt sind . So kann beispielsweise ein eine Gru ndfläche in Form eines recht- winkligen und gleichschenkl igen Dreiecks aufweisendes Prisma u nter Ausnützu ng der Total reflexion als verlustarmer Retroreflektor eingesetzt werden, u m beispielsweise eine Umlenku ng eines Strahlenweges um 180° zu bewirken . Derartige Prismen weisen eine an die jeweil ige optische Anwendu ng angepass- te Geometrie auf, so dass eine Red uzieru ng der verbleibenden und zu justie- renden Freiheitsgrade bewirkt wird . In principle, reflectors for use as folding optics are also known from the prior art, ie they are designed as prisms of different geometries. Thus, for example, a prism utilizing a base area in the form of a right-angled and isosceles triangle can be used as a low-loss retroreflector to effect, for example, a 180 ° deflection of a beam path. Such prisms have a geometry adapted to the respective optical application, so that a reduction of the remaining degrees of freedom which is to be adjusted is effected.
Al lerdings hat es sich als nachteilig erwiesen, Prismen zur Faltu ng des Strahlenwegs innerhal b von Laserpu lskompressoren vorzusehen, da die bekannten optischen Gläser, insbesondere BK7 oder Quarzglas, in einem fü r Hochleis- tu ngs-Ultrakurzpulslaser relevanten Intensitätsbereich bereits nichtlineare Absorption zeigen können, welche auf Grund des du rch das Strahlprofil erzeugten Temperatu rgradienten eine ortsabhäng ige Wellenfrontstörung u nd insbesonde- re eine ortsabhäng ige Störu ng der spektralen Phase bewirkt. Die nichtl ineare Störung der spektralen Phase des Laserpulses hat entsprechend eine Limitieru ng der maximal möglichen Kompression mittels des Laserpu lskompressors zu Folge, so dass der Laserpu ls im Al lgemeinen nicht mehr auf seine minimale zeitliche Dauer komprimierbar ist. However, it has proved to be disadvantageous to provide prisms for folding the beam path inside the laser pump, as the known ones optical glasses, in particular BK7 or quartz glass, can already exhibit non-linear absorption in an intensity range relevant for high-power ultrashort pulse lasers, which due to the temperature generated by the beam profile will cause a location-dependent wavefront interference and, in particular, a location-dependent interference ng the spectral phase causes. The non-linear disturbance of the spectral phase of the laser pulse accordingly results in a limitation of the maximum possible compression by means of the laser pulse compressor, so that the laser pulse is generally no longer compressible to its minimum duration.
Weiterhin ist beispielsweise aus J P 2006- 337 924 A bekannt, Spiegelelemente mittels Schraubverbindungen kraftschlüssig zu justieren . Im Bereich der Spiegel reflexkameras offenbart DE 7 312 689 U eine Anordnung, bei der ein Spiegelelement mittels einer Feder gegen eine gerätefeste Dreipunktaufgabe ge- drückt wird . Derartige Punktauflagen können jedoch relativ g roße Spannungen erzeugen, d ie zu einer Beschädig ung des Spiegelelements während der Justieru ng führen können. Furthermore, it is known, for example, from J P 2006 337 924 A, to adjust mirror elements by means of screw non-positively. In the field of mirror reflex cameras DE 7 312 689 U discloses an arrangement in which a mirror element is pressed by means of a spring against a device-fixed three-point task. However, such point supports can generate relatively large voltages, which can lead to damage of the mirror element during the adjustment.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindu ng, die genannten Nachteile des Stan- des der Technik zu vermeiden u nd eine Faltungsoptik insbesondere für eine Laserpu lsanordnu ng, wie einem Laserpu lskompressor oder einem Laserpu lsstrecker anzugeben, welche eine vereinfachte Justieru ng bei weitgehend deformationsfreier Lagerung der Spiegelelemente ermögl icht. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Faltu ngsoptik mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltu ngen u nd Weiterbildu ngen sind in den abhäng igen Ansprüchen angegeben . It is an object of the present invention to avoid the disadvantages of the prior art and to provide a folding optical system, in particular for a laser pump assembly, such as a laser pump or a laser pump, which has a simplified adjustment with largely deformation-free support Mirror elements enable. The object is achieved by a Faltu ngsoptik with the features of claim 1. Advantageous Ausgestaltu ngen and Weiterbildu lengths are given in the dependent claims.
Eine Faltungsoptik zu r Faltung eines Strahlenwegs in einer Laserpu lsanordnung u mfasst zumindest zwei jeweils eine ebene Spiegelfläche aufweisende Spiegelelemente, wobei d ie Spiegelelemente von einer Haltevorrichtu ng mittels Kraftschluss derart räumlich fixiert sind, dass die beiden Spiegelflächen zueinander in einem vorgebbaren Winkel angeordnet sind . Erfindu ngsgemäß ist jedes der beiden Spiegelelemente entlang jeweils einer Seitenfläche eines Winkelendmaßes ausgerichtet, wobei die beiden Seitenflächen zueinander im vorgebbaren Winkel angeordnet sind . Das Winkelendmaß dient als Widerlager zur kraftschlüssigen Verbindung der Spiegelelemente mit der Haltevorrichtung.A folding optical system for folding a beam path in a laser pupal arrangement comprises at least two mirror elements each having a planar mirror surface, the mirror elements being spatially fixed by a retaining device such that the two mirror surfaces are arranged at a predeterminable angle relative to one another. According to the invention each of the two mirror elements aligned along a respective side surface of a Winkelendmaßes, wherein the two side surfaces are arranged to each other at a predetermined angle. The Winkelendmaß serves as an abutment for non-positive connection of the mirror elements with the holding device.
5 5
Die Erfindung vermeidet somit die Verwendung von Klebstoffen zur Fixierung der Spiegelelemente, wodurch einem möglichen Ausgasen auch bei Verwendung der Faltungsoptik zur Faltung des Strahlenwegs von Laserstrahlung hoher Intensität effektiv entgegengewirkt wird. Insbesondere beim Einsatz der Fallt) tungsoptik zur Faltung eines Strahlenweges eines Laserpulskompressors oder eines Laserpulsstreckers kann dadurch eine minimale Beeinträchtigung der Funktionsweise auch bei der Erzeugung von Laserpulsen hoher Intensität sichergestellt werden. Gleichzeitig ist der zur Fixierung der Spiegelelemente notwendige Justieraufwand minimiert, da der einzustellende Winkel, in dem 15 die beiden Spiegelflächen zueinander ausgerichtet werden sollen, von dem  The invention thus avoids the use of adhesives for fixing the mirror elements, whereby a possible outgassing is effectively counteracted even when using the folding optics for folding the beam path of high-intensity laser radiation. In particular, when using the Fallt optics for folding a beam path of a laser pulse compressor or a laser pulse stretching a minimal impairment of the operation can be ensured even when generating laser pulses of high intensity. At the same time, the adjustment effort necessary for fixing the mirror elements is minimized, since the angle to be set, in which the two mirror surfaces are to be aligned with each other, of the
präzise gefertigten Winkelendmaß vorgegeben ist. Es genügt also zur akkuraten Justierung dieses Freiheitsgrads, die beiden ebenen Spiegelelemente mit den entsprechenden Seitenflächen des als Widerlager fungierenden Winkelendmaßes kraftschlüssig zu verpressen. Zur kraftschlüssigen Verbindung kommen 20 Spannelemente, wie insbesondere Stellschrauben oder dergleichen zum Einsatz, wobei eine Andruckkraft derart gewählt ist, dass sowohl die mechanische Stabilität der mittels der Haltevorrichtung fixierten Spiegelelemente sichergestellt ist, als auch etwaig auftretende mechanische Spannungen minimiert sind, um einer Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften der so befestigten  precisely manufactured Winkelendmaß is specified. So it is sufficient for the accurate adjustment of this degree of freedom, the two flat mirror elements with the corresponding side surfaces of acting as an abutment Winkelendmaßes force fit to press. For non-positive connection 20 clamping elements, such as particular screws or the like are used, wherein a pressing force is selected such that both the mechanical stability of the fixed by means of the holding mirror elements is ensured, and any occurring mechanical stresses are minimized to a deterioration of the optical Properties of the so attached
25 Spiegelelemente entgegenzuwirken. 25 counteract mirror elements.
Die zum Kraftschluss auf ein jeweil iges Spiegelelement wirkende Kraft mittelbar über ein zwischen einem Spannelement u nd dem jeweiligen Spiegelelement angeordnetes und flächenförmig ausgebildetes Federelement übertrag bar. Das 30 Federelement dient dabei zur mögl ichst g leichmäßigen Übertragu ng der von dem Spannelement auf das Spiegelelement ausgeü bten Kraft auf eine vergrößerte Auflagefläche, um auftretende Spannu ngen zu minimieren. Des Weiteren verhindert das Federelement eine Übertragu ng einer insbesondere bei als Stellschrauben ausgeführten Spannelementen zur Fixierung notwendigen Drehbewegung bzw. Torsion auf das Spiegelelement. Dies wirkt einer möglichen Beschädigung bzw. Deformation des Spiegelelements während der Justierung der Faltungsoptik entgegen. Das Federelement ist gemäß einem mögli- chen Ausführungsbeispiel der Erfindung ähnlich einer gewölbten Blattfeder ausgeführt, deren Wölbung von der planen Oberfläche des Spiegelelements weg gerichtet ist. Diese Wölbung ist dazu ausgebildet, die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der verwendeten Materialien durch Deformation zu kompensieren, so dass die Spannung im Spiegelsubstrat minimiert ist. Das Federelement wird bevorzugt so angeordnet, dass die vom Spannelement auf das Spiegelelement ausgeübte Kraft nur in Bereichen wirkt, in denen das Winkelendmaß ein Widerlager auf der gegenüberliegenden Seite bildet, um Spannungen im Spiegelelement durch Biegung oder Torsion zu vermeiden. Vorzugsweise ist das Federelement gewölbt ausgebildet und derart angeordnet, dass das Federelement bezüglich einer Kontaktfläche zum Spiegelelement zumindest eine konvex verlaufende Wölbung aufweist. Eine derartige Ausbildung dient dazu, unerwünschte Verspannungen durch materialabhängige Ausdehnungen auszugleichen, die bei einem Wechsel der Umgebungstemperatur auftreten können. The force acting on the frictional engagement with a respective mirror element is transferred indirectly via a spring element arranged between a clamping element and the respective mirror element and formed in a planar manner. The 30 spring element serves to mögl lgst g leichmäßigen Übertragungsu ng of the voltage exerted by the clamping element on the mirror element bten force on an enlarged contact surface to minimize occurring occurring Spannu. Furthermore, the spring element prevents a transmission of a signal in particular as Adjusting screws running clamping elements for fixing necessary rotational movement or torsion on the mirror element. This counteracts possible damage or deformation of the mirror element during the adjustment of the folding optics. The spring element is executed in accordance with a possible embodiment of the invention, similar to a curved leaf spring whose curvature is directed away from the planar surface of the mirror element. This curvature is designed to compensate for the different thermal expansions of the materials used by deformation, so that the voltage in the mirror substrate is minimized. The spring element is preferably arranged such that the force exerted by the clamping element on the mirror element acts only in areas in which the Winkelendmaß forms an abutment on the opposite side to avoid stresses in the mirror element by bending or torsion. Preferably, the spring element is arched and arranged such that the spring element with respect to a contact surface to the mirror element has at least one convex curvature. Such a design serves to compensate for unwanted tension by material-dependent expansions that can occur when changing the ambient temperature.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Spannelement, beispielsweise das vorstehend genannte Spannelement, drehbar um eine Achse gelagert, so dass die Richtung der von dem Spannelement vermittelbaren Kraft veränderbar ist. Dies ermöglicht eine exakte Ausrichtung des Spannelements beziehungsweise der von dem Spannelement auf das Spiegelelement vermittelten Kraft. Im Idealfall wird das Spannelement derart ausgerichtet, dass die zur Fixierung des Spiegelelements notwendige Kraft genau in Richtung des Normalenvektors der Spiegelfläche wirkt, um eine möglichst deformations- und span- nungsfreie Lagerung sicherzustellen. In an advantageous embodiment of the invention, a clamping element, for example, the above-mentioned clamping element, rotatably mounted about an axis, so that the direction of the force mediated by the clamping element is variable. This allows an exact alignment of the clamping element or the force imparted to the mirror element by the clamping element. Ideally, the tensioning element is aligned in such a way that the force necessary for fixing the mirror element acts exactly in the direction of the normal vector of the mirror surface, in order to ensure a storage that is as free of deformation and tension as possible.
Vorzugsweise beträgt der vorgebbare Winkel weniger als 120°, insbesondere 90°. Im Allgemeinen ist der durch das Winkelmaß vorgebbare Winkel an die optische Anwendung, zu welcher die Faltungsoptik eingesetzt werden soll, an- gepasst. Anordnungen, bei denen der Winkel zwischen den beiden Spiegelflächen 90° beträgt, finden als Retroreflektoren Verwendung, bei denen die Pro- pagationsrichtung des von der Faltungsoptik reflektierten Laserstrahls entge- gen der ursprünglichen Propagationsrichtung des einfallenden Laserstrahls gerichtet ist. In Ausführungsbeispielen, in denen der vorgebbare Winkel 90° beträgt, kann das als Widerlager fungierende Winkelendmaß insbesondere eine Grundfläche von rechteckiger oder quadratischer Gestalt oder in Form eines rechtwinkligen Dreiecks aufweisen. Preferably, the predetermined angle is less than 120 °, in particular 90 °. In general, the angle given by the angle to the optical application, to which the folding optics is to be used, adapted. Arrangements in which the angle between the two mirror surfaces is 90 ° are used as retroreflectors in which the propagation direction of the laser beam reflected by the folding optics is directed counter to the original propagation direction of the incident laser beam. In embodiments in which the predeterminable angle is 90 °, the Winkelendmaß acting as an abutment may in particular have a base of rectangular or square shape or in the form of a right triangle.
Es versteht sich, dass im Rahmen der vorliegenden Spezifikation Winkelangaben immer einen Toleranzbereich beinhalten, der durch die Fertigungsgenauigkeit vorgegeben ist. Dieser Toleranzbereich beträgt typischerweise für den von dem Winkelendmaß vorgebbaren Winkel weniger als 1°, idealerweise weniger als 2,5", wenn die gesamte Spiegelfläche der Spiegelelemente betrachtet wird. Entsprechend werden auch Flächen als eben bezeichnet, wenn diese auf Grund von Fertigungstoleranzen Abweichungen in Form von Unregelmäßigkeiten, Verlegungen oder Ähnlichem aufweisen. Typischerweise liegen diese Abweichungen im Bereich eines Bruchteils der Wellenlänge des verwendeten Lasers, ins- besondere im Bereich eines Achtels oder eines Zehntels der Wellenlänge, welche für gewöhnlich im Bereich 100 nm bis 10 μιτι, insbesondere bis 3 μιτι liegt. It is understood that within the scope of the present specification, angle specifications always include a tolerance range that is predetermined by the manufacturing accuracy. This tolerance range is typically less than 1 °, ideally less than 2.5 °, for the angle given by the angular gauge, if the entire mirror surface of the mirror elements is considered. Accordingly, surfaces are also considered to be flat if they are deviating in shape due to manufacturing tolerances Typically, these deviations are in the range of a fraction of the wavelength of the laser used, in particular in the range of one-eighth or one-tenth of the wavelength, which usually in the range 100 nm to 10 μιτι, in particular up to 3 μιτι lies.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung besteht das Winkelendmaß aus Metall, Keramik oder einem Glassubstrat, welches eine große Robust- heit gegenüber mechanischer Deformation aufweist. In preferred embodiments of the invention, the Winkelendmaß of metal, ceramic or a glass substrate, which has a high degree of robustness to mechanical deformation.
Der Einsatz von Substraten aus Glas, Metall oder Keramik als Winkelendmaß hat zudem den Vorteil, dass deren Seitenflächen abschleifbar und/oder polierbar sind, was eine besonders präzise Vorgabe des von der Anordnung der Sei- tenflächen definierten Winkels ermöglicht. The use of substrates made of glass, metal or ceramic as Winkelendmaß also has the advantage that the side surfaces are abradable and / or polishable, which allows a particularly precise specification of the defined by the arrangement of the page tenflächen angle.
Vorteilhafter Weise besteht das Winkelendmaß aus einem Einkristall . Ein Einkristall mit entsprechend kubischer Symmetrie, beispielsweise Pyrit mit einem kubisch primitiven Gitter, kann gezüchtet werden, um als Su bstrat für das Winkelendmaß zu dienen . Die gespaltenen Einzelkristal le weisen sehr plane Kontaktflächen auf, so dass der du rch das so hergestel lte Winkelend maß definierte Winkel besonders präzise vorgegeben werden kann . Advantageously, the Winkelendmaß consists of a single crystal. A single crystal with corresponding cubic symmetry, for example, pyrite with a cubic primitive lattice, can be bred to serve as a template for the angular gauge. The split single crystals have very flat contact surfaces, so that the angle defined by the angle produced in this way can be specified particularly precisely.
In Weiterbild ung der Erfindu ng ist auf einer Oberfläche des Winkelendmaßes eine reflektierende Beschichtung aufgebracht. Die die reflektierende Beschich- tu ng aufweisende Oberfläche verläuft senkrecht zu den beiden Spiegelflächen der Spiegelelemente und ermöglicht somit einen drei reflektierende Flächen u mfassenden Winkelreflektor, der auch als corner-cu be Reflektor bezeichnet wird . Die reflektierende Beschichtu ng und d ie Spiegelflächen der Spiegelelemente sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass d iese im Bereich der Wellenlänge des von der Faltungsoptik gefü hrten Laserstrahls eine besonders hohe, mög lichst polarisationsunabhäng ige Reflektivität aufweisen . In further development of the invention, a reflective coating is applied to a surface of the angle end dimension. The surface having the reflective coating extends perpendicular to the two mirror surfaces of the mirror elements and thus makes possible an angle reflector comprising three reflective surfaces, which is also referred to as a corner-cu be reflector. The reflective coating and the mirror surfaces of the mirror elements are preferably designed such that they have a particularly high polarization-independent reflectivity in the region of the wavelength of the laser beam guided by the folding optical system.
Gemäß bevorzugter Ausfü hrungsbeispiele der Erfind ung weist d ie Haltevorrichtu ng eine Bodenplatte und ein der Bodenplatte gegenü berl iegend angeordnetes Halteelement auf. Die Spiegelelemente sind zwischen der Bodenplatte und dem Halteelement angeordnet u nd mit diesen Elementen kraftschlüssig ver- bu nden, wobei das Halteelement bei der kraftschlüssigen Fixieru ng als Widerlager dient. Das insbesondere plattenförmig ausgebildete Halteelement d ient dazu, dass einer Verschiebung der Spiegelelemente aus ihrer Sol llage auch u nter stark vibrierender Beanspruchung entgegengewirkt wird . Dazu kann beispielsweise das Halteelement zusätzlich eine eingefräßte N ut aufweisen, deren Abmessungen der Spiegelelemente entsprechen und einem Verrutschen des Spiegelelements auch in den senkrecht zu r Krafteinwirkung verlaufenden Richtu ngen entgegenwirken. Die zum Kraftschluss erforderl iche Kraft ist beispielsweise mittels an sich bekannter Spannelemente, wie insbesondere Stellschrauben, Klemmen oder dergleichen, vermittelbar und wirkt senkrecht zu der von den Normalenvektoren der Spiegelflächen aufgespannten Ebene. Eine derartige Konfigu ration zeichnet sich du rch erhöhte mechanische Stabilität aus u nd ermög licht eine besonders gleichmäßige Verteilu ng der zu r kraftschlüssigen Befestig ung notwend igen Kraft, so dass Verspannu ng bzw. Deformationen der Spiegelelemente und deren Spiegelflächen vermieden werden können. Das der Bodenplatte gegenüberliegende und als Widerlager dienende Halteelement ist jedoch ein optionales Element, es versteht sich, dass dieses Element je nach Anwendung unter Umständen nicht notwendig ist, um eine hinreichend stabile Befestigung sicherzustellen. According to preferred embodiments of the invention, the holding device has a base plate and a holding element disposed opposite the base plate. The mirror elements are arranged between the base plate and the retaining element and are connected in a force-locking manner to these elements, the retaining element serving as an abutment in the frictional locking movement. The particular plate-shaped holding element d ient to the fact that a displacement of the mirror elements from their sol llage is also u nter strongly vibrating stress counteracted. For this purpose, for example, the holding element additionally comprise a milled N ut, whose dimensions correspond to the mirror elements and counteract slippage of the mirror element also in the perpendicular to r force extending Richtu lengths. The force required for frictional force, for example, by means of known clamping elements, such as particular screws, clamps or the like, mediated and acts perpendicular to the plane spanned by the normal vectors of the mirror surfaces level. Such a configuration is characterized by increased mechanical stability and enables a particularly uniform distribution of the force necessary for frictional fastening, so that distortion or deformation of the Mirror elements and their mirror surfaces can be avoided. However, the holding plate opposite the base plate and serving as abutment is an optional element, it is understood that this element may not be necessary depending on the application to ensure a sufficiently stable attachment.
Besonders bevorzugt ist ein Halteteil zwischen dem Halteelement und einem jeweiligen Spiegelelement angeordnet. Das Halteteil steht in mechanischem Kontakt mit dem Spiegelelement und überträgt darauf eine zur kraftschlüssi- gen Verbindung dienende Kraft. Dazu weist das Halteteil eine geeignete Formgebung auf, gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel ist eine an dem Spiegelelement anliegende Oberfläche des Halteteils als Halbkugel ausgebildet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die am Spiegelelement anliegende Oberfläche eine ebene Gestalt auf. Das Halteteil bewirkt eine weitge- hende Entkopplung von den insbesondere bei Justierung des Halteelements wirkenden Kräften, wodurch eine deformationsarme Befestigung der Spiegelelemente sichergestellt ist beziehungsweise Schäden bei der Montage und eine Bewegung der Spiegelelemente durch Vibration vermieden werden können. Particularly preferably, a holding part is arranged between the holding element and a respective mirror element. The holding part is in mechanical contact with the mirror element and transmits thereon a force serving for frictional connection. For this purpose, the holding part has a suitable shape, according to a possible embodiment, a voltage applied to the mirror element surface of the holding part is formed as a hemisphere. In an alternative embodiment, the surface resting on the mirror element has a planar shape. The holding part brings about extensive decoupling of the forces acting in particular on adjustment of the holding element, whereby a low-deformation attachment of the mirror elements is ensured or damage during assembly and movement of the mirror elements by vibration can be avoided.
Vorzugsweise ist das Halteteil und/oder das Halteelement federnd gelagert, um eine gleichmäßige Kraftübertragung auf die Spiegelelemente sicherzustellen und eine Überlastung durch zu hohe Anpresskraft zu vermeiden. In einem möglichen Ausführungsbeispiel ist das insbesondere plattenförmig ausgebildete Halteelement mittels Befestigungsstangen befestigt, welche mittels Tellerfederpaketen federnd gelagert sind. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Halteteil bolzenförmig ausgebildet und in einer Ausnehmung des Halteelements federnd gelagert. Dazu finden insbesondere Schraubfedern Verwendung . In jedem Fall wird eine Dämpfung von auf die Spiegelelemente einwirkenden Kräften bewirkt, um Deformationen der Spiegelelemente und somit Aberrationen der Faltungsoptik zu vermeiden. Vorzugsweise ist zumindest ein Schlitz in die Bodenplatte der Haltevorrichtung eingebracht, welcher parallel zu einer Grundfläche der Bodenplatte verläuft und derart ausgebildet ist, dass durch Krafteinwirkung auf die Bodenplatte in einer zur Grundfläche der Bodenplatte senkrecht verlaufenden Richtung eine Verkippung der Spiegelelemente um eine erste Kippachse bewirkbar ist. Eine derartig ausgebildete Haltevorrichtung ermöglicht somit eine Feinjustierung von Freiheitsgraden, insbesondere die Verkippung der mittels der Haltevorrichtung befestigten Spiegelelemente über einen kleinen Winkelbereich, ohne dass dazu Gelenke vorgesehen sind. Die zum Verpressen der Bodenplatte notwendi- ge Kraft ist beispielsweise durch Klemmen, Stellschrauben oder Ähnliches vermittelbar, so dass die Verschwenkung über den kleinen Winkelbereich mit einer hohen mechanischen Steifigkeit erfolgt. Die Verwendung von Schmiermitteln ist nicht erforderlich. In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, einen weiteren Schlitz in die Bodenplatte der Haltevorrichtung einzubringen, welcher parallel zur Grundfläche der Bodenplatte verläuft und derart ausgebildet ist, dass mittels Krafteinwirkung auf die Bodenplatte in der zur Grundfläche der Bodenplatte senkrecht verlaufenden Richtung eine Verkippung der Spiegelelemente um eine zweite Kippachse bewirkbar ist. Dies ermöglicht eine noch genauere Justierung der Spiegelelemente, so dass der Strahlenweg des Laserstrahls exakt vorgebbar ist. Preferably, the holding part and / or the holding element is resiliently mounted to ensure a uniform force transmission to the mirror elements and to avoid overloading by excessive contact pressure. In a possible embodiment, the particular plate-shaped holding element is fastened by means of fixing rods, which are resiliently mounted by means of disc spring packets. In another embodiment, the holding part is bolt-shaped and resiliently mounted in a recess of the retaining element. In particular helical springs find use. In any case, an attenuation of forces acting on the mirror elements is effected in order to avoid deformations of the mirror elements and thus aberrations of the folding optics. Preferably, at least one slot is introduced into the bottom plate of the holding device, which is parallel to a base surface of the bottom plate and is formed such that by applying force to the bottom plate in a direction perpendicular to the base surface of the bottom plate tilting of the mirror elements about a first tilt axis is effected , A holding device formed in this way thus enables fine adjustment of degrees of freedom, in particular the tilting of the mirror elements fastened by means of the holding device over a small angular range, without hinges being provided for this purpose. The force required for pressing the bottom plate can be communicated, for example, by clamping, adjusting screws or the like, so that the pivoting takes place over the small angular range with a high mechanical rigidity. The use of lubricants is not required. In a further development of the invention it is provided to introduce a further slot in the bottom plate of the holding device, which is parallel to the base surface of the bottom plate and is formed such that by means of force on the bottom plate in the direction perpendicular to the base surface of the bottom plate plate tilting of the mirror elements to a second tilt axis is effected. This allows an even more accurate adjustment of the mirror elements, so that the beam path of the laser beam is exactly predetermined.
Besonders bevorzugt verlaufen die beiden in die Bodenplatte eingebrachten Schlitze derart in unterschiedliche Richtungen, dass die erste und die zweite Kippachse zueinander senkrecht verlaufen. Eine derartige Konfiguration ermöglicht die Feinjustierung der maßgeblichen Freiheitsgrade für eine Vielzahl von Geometrien. Zweckmäßigerweise weist die Bodenplatte eine zur Verkippung der darauf befestigten Anordnung geeignete Flexibilität auf. Particularly preferably, the two slots introduced into the base plate extend in different directions such that the first and second tilting axes are perpendicular to one another. Such a configuration allows the fine adjustment of the relevant degrees of freedom for a variety of geometries. Conveniently, the bottom plate has a suitable for tilting the arrangement mounted thereon flexibility.
Vorzugsweise ist die Bodenplatte aus Metall gefertigt. In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine ebene Oberseite der Bodenplatte relativ zu einer der Oberseite gegenüberliegend angeordneten ebenen Unterseite der Bodenplatte in einem von Null verschiedenem Winkel verläuft. Da die Spiegelelemente auf der Oberseite der Bodenplatte aufgebaut sind, ermöglicht diese Ausbildung die Vorgabe eines Winkel-Offsets, um -in Abhängigkeit der jeweiligen optischen Anwendung- einen Justieraufwand zu minimieren. Darüber hinaus kann bei Geeigneter Anpassung des Winkel-Offsets die Fixierung der Bodenplatte -und damit die Feinjustierung der Ausrichtung der Spiegelelemente- derart mittels Stellschrauben oder dergleichen erflogen, dass nunmehr lediglich eine Winkelanpassung in eine Richtung erfolgen kann, um den erforderlichen Einstellbereich vollständig abzudecken. Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen, da eine solche Einstellmöglichkeit den Einfluss von Gewindespiel um Nullpunktlage beseitigen kann beziehungsweise zumindest ver- mindert. Preferably, the bottom plate is made of metal. In a further development of the invention, it is provided that a planar upper side of the base plate extends relative to a flat underside of the base plate arranged opposite the upper side at a non-zero angle. Since the mirror elements are constructed on top of the bottom plate, this design allows the specification of an angle offset to -in dependence on the respective optical application- to minimize an adjustment effort. In addition, with a suitable adaptation of the angle offset, the fixation of the base plate-and thus the fine adjustment of the alignment of the mirror elements-can be achieved by means of adjusting screws or the like, so that now only an angular adjustment in one direction can take place to completely cover the required adjustment range. This has proved to be advantageous since such an adjustment possibility can eliminate or at least reduce the influence of thread clearance around the zero point position.
Bei einer Ausbildung der Bodenplatte mit zueinander parallel verlaufenden Ober- und Unterseiten macht sich potenzielles Gewindespiel der Stellschrauben im Allgemeinen stärker bemerkbar, da typischer Weise eine bidirektionale Jus- tierung der Stellschrauben erforderlich ist. Derartige Ausbildungen haben jedoch zum Vorteil, dass sich die Haltevorrichtung in der Nullpunktlage weitgehend spannungsfrei gelagert ist und somit einem Verstellen der Ausrichtung der Spiegelelemente durch Kriechen der Schraubverbindung entgegen gewirkt ist. In a design of the bottom plate with mutually parallel upper and lower sides makes potential thread play the screws generally more noticeable, since typically bidirectional adjustment of the screws is required. However, such designs have the advantage that the holding device is mounted largely free of stress in the zero point position and thus counteracts an adjustment of the orientation of the mirror elements by creeping the screw.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, ein zum vorstehend genannten Halteelement senkrecht verlaufendes weiteres Halteelement vorzusehen, welches einen seitlichen Anschlag beziehungsweise eine seitliche Begrenzung für eines der Spiegelelemente bildet. Eine derartige Anordnung ist dazu ausgebil- det, einer Verschiebung des Spiegelelements auch bei starken Vibrationen effektiv entgegenzuwirken. Eine Laserpulsanordnung, umfassend eine Anordnung von optischen Elementen, insbesondere Prismen, optischen Gittern und/oder dispersiven Spiegeln, umfasst erfindungsgemäß zumindest eine vorstehend beschriebene Faltungsoptik. Die Faltungsoptik ist zur Führung eines Laserstrahls durch die Anordnung 5 von optischen Elementen angeordnet. In a further development of the invention, provision is made for a further retaining element which extends perpendicular to the abovementioned retaining element and forms a lateral stop or a lateral boundary for one of the mirror elements. Such an arrangement is designed to effectively counteract a displacement of the mirror element even with strong vibrations. A laser pulse arrangement comprising an arrangement of optical elements, in particular prisms, optical gratings and / or dispersive mirrors, according to the invention comprises at least one folding optical system described above. The folding optics is arranged to guide a laser beam through the arrangement 5 of optical elements.
Vorzugsweise ist die Anordnung von optischen Elementen zwischen zwei Faltungsoptiken angeordnet ist. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau der Laserpulsanwendung, wobei gegebenenfalls bei der Faltung des Strahlt) lenwegs mittels der Faltungsoptiken ein Höhenversatz bewirkt werden kann. Preferably, the array of optical elements is disposed between two folding optics. This allows a particularly compact design of the laser pulse application, wherein optionally in the folding of the Strahlt) lenwegs means of the folding optics, a height offset can be effected.
Die Haltevorrichtung der Faltungsoptik ist vorzugsweise parallel zur Propagati- onsrichtung des Laserstrahls verschiebbar gelagert, um eine Feinjustierung zu ermöglichen. Insbesondere kann so eine Länge eines Laserpulskompressors 15 oder Laserpulsstreckers eingestellt werden. The holding device of the folding optics is preferably mounted displaceably parallel to the propagation direction of the laser beam, in order to enable a fine adjustment. In particular, such a length of a laser pulse compressor 15 or laser pulse stretcher can be adjusted.
Als Laserpulskompressor wird eine Laserpulsanordung mit einer Anordnung von optischen Elementen, wie insbesondere Prismen, optischen Gittern und/oder dispersiven Spiegeln bezeichnet, die eine eine Pulsdauer des Laserpulses ver- 20 kürzende Dispersion aufweist. The laser pulse compressor is a laser pulse arrangement with an arrangement of optical elements, such as, in particular, prisms, optical gratings and / or dispersive mirrors, which has a pulse duration of the laser pulse which reduces the dispersion.
Die Anordnung von optischen Elementen des Laserpulskompressors weist zur Komprimierung des Laserpulses eine Dispersion auf, die zu einer in zumindest einem Spektralbereich der im Laserpuls enthaltenen Moden vorhandene Dis- 25 persion entgegengesetzt ist. Die Erfindung sieht vor, dass der Laserpulskompressor zumindest eine erfindungsgemäße Faltungsoptik zur Faltung des Strahlenwegs aufweist. Dadurch wird die Beeinträchtigung der Funktionsweise des Laserpulskompressors minimiert, insbesondere kann von Ausgasungen verursachten Störeffekten entgegengewirkt werden. For the purpose of compressing the laser pulse, the arrangement of optical elements of the laser pulse compressor has a dispersion which is opposite to a dispersion present in at least one spectral range of the modes contained in the laser pulse. The invention provides that the laser pulse compressor has at least one folding optical system according to the invention for folding the beam path. As a result, the impairment of the operation of the laser pulse compressor is minimized, and in particular can be counteracted by outgassing disruptive effects.
30  30
Im Allgemeinen tritt im Spektralbereich um 1 μιτι in dielektrischen Medien positive Materialdispersion auf, welche durch Laserkompressoren mit negativer Dispersion kompensiert werden kann. Derartige Anordnungen sind an sich be- kannt, insbesondere sind Prismenkompressoren oder Laserpulskompressoren, die Anordnungen von dielektrischen dispersiven Spiegeln oder optischen Gittern umfassen, bekannt. Zusätzlich dazu tritt in optischen Fasern Wellenleiterdispersion auf, welche gegebenenfalls die zu kompensierende Gesamtdispersion modifiziert. In general, in the spectral range around 1 μm in dielectric media, positive material dispersion occurs, which can be compensated by laser compressors with negative dispersion. Such arrangements are inherently In particular, prism compressors or laser pulse compressors comprising arrangements of dielectric dispersive mirrors or optical gratings are known. In addition, waveguide dispersion occurs in optical fibers, which optionally modifies the total dispersion to be compensated.
Abhängig von der Frequenz der Laserstrahlung können optische Elemente jedoch auch negative Dispersion verursachen, welche entsprechend durch Laser- pulskompressoren kompensiert wird, die Anordnungen von optischen Elementen mit effektiv positiver Dispersion aufweisen. However, depending on the frequency of the laser radiation, optical elements can also cause negative dispersion, which is compensated accordingly by laser pulse compressors having arrangements of optical elements with effectively positive dispersion.
Vorzugsweise ist die Haltevorrichtung der Faltungsoptik parallel zur Propagati- onsrichtung des einfallenden Laserstrahls verschiebbar gelagert, um ein Einstellen der Länge des Laserpulskompressors zu ermöglichen.  Preferably, the holding device of the folding optics is slidably mounted parallel to the propagation direction of the incident laser beam, in order to enable adjustment of the length of the laser pulse compressor.
Es ist vorgesehen, die Spiegelelemente der Faltungsoptik als dielektrische Spiegel auszubilden. Derartig ausgeführte Spiegel weisen eine Vielzahl von übereinander liegenden Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes auf und können derart ausgebildet sein, dass sie eine besonders hohe Reflektivität für eine vorgegebene Wellenlänge aufweisen. In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die dielektrischen Spiegel derart auszubilden, dass diese eine geeignete Dispersion für zumindest einen Spektralbereich der im Laserpuls enthaltenen Moden aufweisen, so dass diese selbst zur Pulskomprimierung eingesetzt werden können. Da der mittels dielektrischer Spiegel erzielbare Effekt der negative Dispersion im Allgemeinen klein gegenüber der Wirkung ist, die mittels Anordnungen von insbesondere optischen Gittern erreichbar ist, bietet es sich an, dielektrische Spiegel lediglich zur Feinabstimmung der Phasenverschiebungen vorzusehen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Laserpulsanordung als Laserpulsstrecker ausgebildet, welcher entsprechend eine Anordnung von optischen Elementen, wie insbesondere Prismen, optischen Gittern und/oder dispersiven Spiegeln umfasst, die eine eine Pulsdauer des Laserpulses verlängernde Dispersion aufweist. It is envisaged to form the mirror elements of the folding optics as dielectric mirrors. Such mirrors have a plurality of superimposed layers of different refractive indices and may be formed to have a particularly high reflectivity for a given wavelength. In a development of the invention, the dielectric mirrors are designed such that they have a suitable dispersion for at least one spectral range of the modes contained in the laser pulse, so that they can themselves be used for pulse compression. Since the effect of the negative dispersion achievable by means of dielectric mirror is generally small compared to the effect obtainable by means of arrangements of, in particular, optical gratings, it is advisable to provide dielectric mirrors merely for fine-tuning the phase shifts. In an alternative embodiment, the Laserpulsanordung is designed as a laser pulse expander, which according to an array of optical elements, in particular prisms, optical gratings and / or dispersive Includes mirrors, which has a pulse duration of the laser pulse extending dispersion.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vor- teile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen The invention will be explained below with regard to further features and advantages with reference to the description of exemplary embodiments and with reference to the accompanying schematic drawings. Show
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer zwei senkrecht zueinander angeord- nete Spiegelflächen aufweisenden Faltungsoptik gemäß einem ersten1 shows a perspective view of a folding optics having two mutually perpendicular mirror surfaces according to a first embodiment
Ausführungsbeispiel der Erfindung, Embodiment of the invention,
Fig. 2 eine perspektivische Detaildarstellung der Faltungsoptik gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 3 eine Detaildarstellung einer Bodenplatte der Faltungsoptik in einer 2 shows a detailed perspective view of the folding optical system according to the first exemplary embodiment, FIG. 3 shows a detailed representation of a bottom plate of the folding optical system in one
schematischen Schnittdarstellung,  schematic sectional view,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht eines alternativen Befestigungsmittels, welches ein federnd gelagertes Halteelement umfasst, und Fig. 4 is a schematic side view of an alternative fastening means which comprises a spring-mounted retaining element, and
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Faltungsoptik gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welche als corner-cube Reflektor ausgebildet ist, 5 is a perspective view of a folding optical system according to a second embodiment, which is designed as a corner-cube reflector,
Fig. 6 eine Detaildarstellung einer Bodenplatte der Faltungsoptik gemäß ei- nem alternativen Ausführungsbeispiel. 6 shows a detailed representation of a bottom plate of the folding optical system according to an alternative exemplary embodiment.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Faltungsoptik 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, welches insbesondere zur Verwendung für einen Laserpulskompressor oder Laserpulsstrecker geeignet ist. Die Faltungsoptik 1 u mfasst eine Haltevorrichtung 2 mit einer Bodenplatte 3, Befestigu ngsstangen 4 u nd einem Halteelement 5. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals. FIG. 1 shows a perspective view of a folding optical system 1 according to a first exemplary embodiment, which is particularly suitable for use with a laser pulse compressor or laser pulse expander. The folding optics 1 u comprises a holding device 2 with a bottom plate 3, fastening rods 4 and a holding element 5.
Die Haltevorrichtung 2 d ient zu r kraftschlüssigen Befestigung von zwischen der Bodenplatte 3 u nd dem Halteelement 5 angeord neten Spiegelelementen 6, deren zugehörige Spiegelflächen 7 rechtwinklig zueinander angeordnet sind und somit als Winkelreflektor konfigu riert sind . The holding device 2 d ient to r frictional attachment of between the bottom plate 3 and the support member 5 angeord Neten mirror elements 6, the associated mirror surfaces 7 are arranged at right angles to each other and thus konfigu are riert as an angle reflector.
Zur präzisen Vorgabe des zwischen den beiden Spiegelflächen 7 liegenden, vorgebbaren Winkels, der in der exemplarisch gezeigten Ausführu ngsform 90° beträgt, ist ein Winkelendmaß 8 vorgesehen, welches aus einem Glassu bstrat mit exakt geschliffenen u nd polierten Seitenflächen besteht, an welchen die Spiegelflächen 7 der Spiegelelemente 6 anliegen. Entsprechend ist der Winkel, in dem d ie beiden Spiegelflächen 7 zueinander angeordnet sind, von der AnOrdnung der Seitenflächen des Winkelendmaßes 8 vorgegeben . For precise specification of the predefined angle between the two mirror surfaces 7, which is 90 ° in the exemplary embodiment shown, an angle end dimension 8 is provided, which consists of a glass substrate with precisely ground and polished side surfaces, on which the mirror surfaces 7 abut the mirror elements 6. Accordingly, the angle at which the two mirror surfaces 7 are arranged relative to one another is predetermined by the order of the side surfaces of the angular end dimension 8.
Gemäß alternativen Ausführu ngsbeispielen ist das Winkelendmaß 8 aus einem präzis geschl iffenen u nd polierten Metallsu bstrat oder Keramiksu bstrat, insbesondere Stahl gefertigt. According to alternative embodiments, the final angle 8 is made of a precisely finished and polished metal substrate or ceramic substrate, in particular steel.
Das Winkelend maß 8, welches in dem in Fig ur 1 gezeigten Ausführu ngsbeispiel eine quadratische Gru ndfläche aufweist, fungiert bei der kraftschlüssigen Fixieru ng der Spiegelelemente 6 als Widerlager zu den mittels Spannelementen 9, welche hier als Stellschrau ben ausgefü hrt sind, ausgeübten Kraft. Auf der dem jeweil igen Spannelement 9 gegenü berl iegenden Seite begrenzt ein Anschlag 10 der Haltevorrichtung 2 eine Verschiebu ng des Winkelend maßes 8. The Winkelend measured 8, which has a square Gru ndfläche in the Ausführungsu shown in ur embodiment 1, acts in the frictional Fixieru ng of the mirror elements 6 as an abutment to the means of clamping elements 9, which are here as Stellschrau executed, exerted force. On the respective clamping element 9 gegenü berl side limiting a stop 10 of the holding device 2 a Verschiebu ng of the Winkelend measure. 8
Die Spannelemente 9 sind bezüg lich der Bodenplatte 3 d rehbar gelagert. Mittels einer Verschwenkung der Spannelemente 9 kann die Richtu ng der von dem Spannelement 9 auf das Spiegelelement 6 ausgeübten Kraft präzise eingestellt werden. Dadu rch können auftretende Spannu ngen minimiert werden, um Abbildu ngsfehler in der Faltu ngsoptik zu vermeiden . Zwischen dem Spiegelelement 6 und dem Spannelement 9 ist ein gewölbtes Federelement 11 angeordnet, dessen Wölbung von dem Spiegelelement 6 weg weist (die Wölbung ist in Figur 1 nicht zu erkennen). Das Federelement 11 sorgt dafür, dass die bei der Justierung der Haltevorrichtung 2 notwendige Drehbewegung der Stellschraube 9 nicht auf das Spiegelelement 6 übertragen wird. Ferner wirkt das Federelement 11 möglichen Deformationen des Spiegelelements 6 entgegen. Darüber hinaus ermöglicht die Federwirkung und die flächenartige Ausgestaltung des Federelements 11 eine besonders gleichmäßige Verteilung der von dem Spannelement 9 ausgeübten Kraft, so dass eine nahezu spannungsfreie Fixierung der Spiegelelemente 6 sichergestellt ist. The clamping elements 9 are bezüg Lich the bottom plate 3 d rehbar stored. By means of a pivoting of the clamping elements 9, the direction of the force exerted by the clamping element 9 on the mirror element 6 can be adjusted precisely. However, occurring stresses can be minimized in order to avoid imaging errors in the folding optics. Between the mirror element 6 and the clamping element 9, a curved spring element 11 is arranged, the curvature of which faces away from the mirror element 6 (the curvature can not be seen in FIG. 1). The spring element 11 ensures that the necessary during the adjustment of the holding device 2 rotational movement of the adjusting screw 9 is not transmitted to the mirror element 6. Furthermore, the spring element 11 counteracts possible deformations of the mirror element 6. In addition, the spring action and the planar design of the spring element 11 allows a particularly uniform distribution of the force exerted by the clamping element 9, so that an almost tension-free fixation of the mirror elements 6 is ensured.
Die Befestigungsstangen 4 weisen an deren oberen Enden Gewinde auf, die zur Fixierung des plattenförmig Halteelements 5 mittels Schraubenmuttern 12 dienen. Das Halteelement 5 weist zwei Ausnehmungen auf, in The mounting rods 4 have at the upper ends of thread, which serve to fix the plate-shaped holding element 5 by means of nuts 12. The holding element 5 has two recesses, in
welche Halteteile 13 eingeschraubt sind. Die Halteteile 13 sind mittels nicht näher dargestellten Schraubfedern federnd gelagert und stehen in mechanischem Kontakt mit den Spiegelelementen 6. Die federnd gelagerten Halteteile 13 bewirken eine Minimierung von Verspannungen bzw. Deformationen der Spiegelelemente 6 insbesondere bei der mechanischen Fixierung des Halteelements 5. which holding parts 13 are screwed. The holding parts 13 are resiliently mounted by means of helical springs not shown in detail and are in mechanical contact with the mirror elements 6. The spring-mounted holding parts 13 cause a minimization of tension or deformation of the mirror elements 6, in particular in the mechanical fixation of the holding element. 5
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist in das Halteelement 5 eine Nut eingebracht, die zur Aufnahme eines jeweiligen Spiegelelements 6 dient. Dabei sind die räumlichen Abmessungen dem Spiegelelement derart angepasst, dass einer Verschiebung des Spiegelelements 6 in einer senkrecht zur Krafteinwir- kung des Kraftschlusses verlaufenden Richtung auch bei starken Vibrationen entgegengewirkt werden kann. In an alternative embodiment, a groove is inserted into the holding element 5, which serves to receive a respective mirror element 6. In this case, the spatial dimensions are adapted to the mirror element in such a way that a displacement of the mirror element 6 in a direction perpendicular to the force effect of the frictional connection can be counteracted even with strong vibrations.
In einem alternativen und nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel sind weitere Halteelemente vorgesehen, die senkrecht zum Halteelement 5 verlau- fen und seitliche Begrenzungen zu den Spiegelelementen 6 bilden. Die weiteren Halteelemente bilden somit für die Spiegelelemente 6 einen seitlichen Anschlag, so dass die Spiegelelemente 6 selbst unter stark vibrierenden Transport- und Betriebsbedingungen nicht verrutschen. Die Bodenplatte 3 der Haltevorrichtung 2 weist zwei zueinander parallel angeordnete Schlitze 14, 15 auf, welche zwei zueinander senkrecht verlaufende Kippachsen 16, 17 definieren. Dabei verläuft die durch den Schlitz 14 bewirkte erste Kippachse 16 im Wesentlichen parallel zu einer Raumrichtung Y, wohingegen die durch den Schlitz 15 verursachte zweite Kippachse 17 parallel zur Raumrichtung X verläuft. Mittels einer geeigneten Krafteinwirkung auf die Bodenplatte 3 parallel zur Raumrichtung Z ist eine zur Feinjustierung erforderliche Verkippung der von der Haltevorrichtung 2 befestigten Spiegelelemente 6 bewirkbar, wobei die dazu notwendige Krafteinwirkung beispielsweise mittels nicht näher dargestellten Klemmen oder dergleichen vermittelt werden kann. Die Bodenplatte 3 besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus Metall und weist eine zur Verkippung geeignete Flexibilität auf. Als Koordinatenraum beziehen wir uns auf einen dreidimensionalen euklidischen Raum (R3) mit dem Standardskalarprodukt. In an alternative embodiment, not shown, further holding elements are provided which run perpendicular to the holding element 5 and form lateral boundaries to the mirror elements 6. The further holding elements thus form a lateral stop for the mirror elements 6, so that the mirror elements 6 do not slip even under strongly vibrating transport and operating conditions. The bottom plate 3 of the holding device 2 has two mutually parallel slots 14, 15, which define two mutually perpendicular tilting axes 16, 17. In this case, caused by the slot 14 first tilting axis 16 extends substantially parallel to a spatial direction Y, whereas the second tilting axis 17 caused by the slot 15 extends parallel to the spatial direction X. By means of a suitable force on the bottom plate 3 parallel to the spatial direction Z is required for fine adjustment tilting of the holder 2 fixed mirror elements 6 effected, the force required for this purpose can be mediated for example by means not shown terminals or the like. The bottom plate 3 consists in the embodiment shown of metal and has a suitable tilting flexibility. As coordinate space we refer to a three-dimensional Euclidean space (R 3 ) with the standard scalar product.
Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Detaildarstellung den unteren Teil der Faltungsoptik 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gezeigt sind insbesondere die auf der Bodenplatte 3 drehbar gelagerten Spannelemente 9, die zur kraftschlüssigen Befestigung der Spiegelelemente 6 in lateraler Richtung vorgesehen sind . Die dazu notwendige Kraft ist mittelbar über dazwischen angeordnete Federelemente 11 auf die jeweiligen Spiegelelemente 6 übertragbar, welche im kraftfreien Zustand eine leicht gewölbte Gestalt haben, jedoch nach Kraftschluss nahezu plan an dem jeweiligen Spiegelelement 6 anliegen können. Bei der kraftschlüssigen Befestigung dient das Winkelendmaß 8 als Widerlager, welches dadurch die relative Orientierung der beiden Spiegelflächen 7 zueinander vorgibt. FIG. 2 shows a perspective detail of the lower part of the folding optical system 1 according to the first exemplary embodiment. Shown are in particular the rotatably mounted on the bottom plate 3 clamping elements 9, which are provided for the frictional attachment of the mirror elements 6 in the lateral direction. The force required for this purpose is transferable indirectly via spring elements 11 arranged therebetween to the respective mirror elements 6, which in the force-free state have a slightly curved shape, but can lie flush against the respective mirror element 6 after adhesion. In the non-positive attachment, the Winkelendmaß 8 serves as an abutment, which thereby predetermines the relative orientation of the two mirror surfaces 7 to each other.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Spannelemente 9 fixiert. In an alternative embodiment, the clamping elements 9 are fixed.
Die Bodenplatte 3 weist zwei Schlitze 14, 15 auf, die jeweils Abschnitte mit erhöhter Spaltbreite umfassen, welche die Kippachsen 16, 17 vorgeben. Figur 3 zeigt exemplarisch einen den Schlitz 14 aufweisenden Ausschnitt der Bodenplatte 3 und eine zur Verkippung der Bodenplatte 3 geeignete Mechanik, die eine Stellschraube 21 und eine Sicherungsschraube 22 umfasst. Mittels der Stellschraube 21 ist auf die durch den Schlitz 14 gebildeten Teilabschnitte 23, 24 der Bodenplatte 3 eine Kraft derart vermittelbar, dass die beiden Teilabschnitte 23, 24 gegeneinander um eine Kippwinkel verkippt werden können. Nach Verkippung ist der eingestellte Kippwinkel mittels der Sicherungsschraube 22 fixierbar, welche zur Fixierung der Anordnung in eine entsprechende in die Bodenplatte 3 eingebrachte Gewindebohrung eingreift. The bottom plate 3 has two slots 14, 15 which each comprise sections with increased gap width, which predefine the tilting axes 16, 17. FIG. 3 shows, by way of example, a section of the base plate 3 having the slot 14 and a mechanism suitable for tilting the base plate 3, comprising a set screw 21 and a securing screw 22. By means of the screw 21 is on the formed by the slot 14 sections 23, 24 of the bottom plate 3, a force mediated such that the two sections 23, 24 can be tilted against each other by a tilt angle. After tilting the set tilt angle by means of the locking screw 22 is fixed, which engages for fixing the arrangement in a corresponding introduced into the bottom plate 3 threaded hole.
Die Stellschraube 21 hat in dem dargestellten Beispiel ein halbsphärisches Druckende, welches auf eine Scheibe 26 drückt, welche beispielsweise aus Glas oder Saphir besteht und in die Bodenplatte 3 eingelassen ist. Figur 4 zeigt eine alternative Befestigungsmöglichkeit zur kraftschlüssigen Fixierung der Spiegelelemente 6 mittels der Haltevorrichtung 2. Gezeigt ist der obere Teil der Haltevorrichtung 2, der das Halteelement 5, das Halteteil 13 und die Befestigungsstange 4 umfasst. Das Halteteil 13 hat in dem hier gezeigten Beispiel eine halbkugelförmige Gestalt. Im Gegensatz zu der in Figur 1 ge- zeigten Ausführungsform ist das Halteteil 13 starr mit dem Halteelement 5 verbunden, welches jedoch mittels weiterer Federelemente 25, die als Tellerfederpakete oder, gemäß einer alternativen Ausführungsform, als wendeiförmige Druckfedern ausgebildet sind, an den Befestigungsstangen 4 federnd gelagert ist. The adjusting screw 21 has in the example shown a hemispherical printing end, which presses on a disc 26, which consists for example of glass or sapphire and is embedded in the bottom plate 3. FIG. 4 shows an alternative fastening possibility for frictionally fixing the mirror elements 6 by means of the holding device 2. Shown is the upper part of the holding device 2, which comprises the holding element 5, the holding part 13 and the fastening bar 4. The holding part 13 has a hemispherical shape in the example shown here. In contrast to the embodiment shown in FIG. 1, the holding part 13 is rigidly connected to the holding element 5, which, however, is resiliently attached to the fixing rods 4 by means of further spring elements 25, which are designed as disk spring packets or, according to an alternative embodiment, as helical compression springs is stored.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Faltungsoptik 1, welche als corner-cube Reflektor ausgeführt ist. Wesentliche Bestandteile des in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiels sind jedoch mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch, so dass auf die diesbezügli- chen Ausführungen verwiesen wird. Insbesondere kann die mechanische Befestigung der Spiegelelemente 6 entsprechend mit den bereits mit Bezug auf Figuren 1 bis 4 erläuterten Befestigungsmitteln erfolgen. Im Folgenden wird deshalb nur auf die Unterschiede eingegangen. Das in Figur 5 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich, abgesehen von der Konfiguration der rechteckigen Spiegelelemente 6, lediglich darin, dass das zur Winkelvorgabe genutzte und aus einem Glassubstrat bestehende Winkelendmaß 8 eine reflektierende Beschichtung 18 aufweist. Somit dient das beschichtete Winkelendmaß 8 als Spiegel bei der Faltung eines Strahlenwegs. Durch die Anordnung von zueinander jeweils in einem rechten Winkel angeordneten reflektierenden Flächen 7, 18 ist ein Winkelreflektor gegeben, der auch als corner-cube Reflektor bezeichnet wird und in der Lage ist, einen ein- fallenden Laserstrahl 19 derart zu reflektieren, dass der von der Faltungsoptik 1 reflektierte Laserstrahl 20 entgegen der ursprünglichen Propagationsrichtung gerichtet ist und zu dieser parallel versetzt verläuft. Figure 5 shows a perspective view of a second embodiment of the folding optics 1, which is designed as a corner-cube reflector. However, essential components of the exemplary embodiment shown in FIG. 5 are identical to those of the first exemplary embodiment, so that reference is made to the relevant explanations. In particular, the mechanical attachment of the mirror elements 6 can be carried out in accordance with the already explained with reference to Figures 1 to 4 fasteners. In the following, therefore, only the differences will be discussed. The second embodiment shown in FIG. 5 differs, apart from the configuration of the rectangular mirror elements 6, only in that the angle end dimension 8 used and consisting of a glass substrate has a reflective coating 18. Thus, the coated Winkelendmaß 8 serves as a mirror in the folding of a beam path. The arrangement of each arranged at a right angle reflective surfaces 7, 18, an angle reflector is given, which is also referred to as corner-cube reflector and is able to reflect an incident laser beam 19 such that the of Folding optics 1 reflected laser beam 20 is directed against the original propagation direction and parallel offset to this.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind drei gleich große Spiegelelemente 6 vorgesehen, welche gemäß der in Figur 5 gezeigten corner- cube Reflektorgeometrie angeordnet sind, wobei die drei Spiegelelemente 6 jeweils eine quadratische Spiegelfläche aufweisen. In an alternative embodiment of the invention, three mirror elements 6 of equal size are provided, which are arranged according to the corner cube reflector geometry shown in FIG. 5, the three mirror elements 6 each having a square mirror surface.
Durch die Vermeidung von Klebstoffen bzw. Schmiermitteln ist die in den Aus- führungsbeispielen dargestellte Faltungsoptik 1 mit kraftschlüssig befestigten Spiegelelementen 6 besonders dazu geeignet, in Verbindung mit Laserpulsen hoher Intensität eingesetzt zu werden, wie sie insbesondere in Ultrakurzpulsla- sersystemen auftreten. Figur 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Bodenplatte 3 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel . Im Gegensatz zu der in Figur 3 gezeigten Anordnung verläuft hier eine den optischen Aufbau von Spiegelelementen 6 tragende Oberseite 27 der Bodenplatte 3 nicht parallel zu einer gegenüberliegend angeordneten Unterseite 28 der Bodenplatte 3. By avoiding adhesives or lubricants, the folding optics 1 shown in the exemplary embodiments with frictionally attached mirror elements 6 are particularly suitable for being used in conjunction with laser pulses of high intensity, as occur in particular in ultrashort pulse laser systems. FIG. 6 shows a perspective view of a base plate 3 according to an alternative embodiment. In contrast to the arrangement shown in FIG. 3, an upper side 27 of the base plate 3 carrying the optical structure of mirror elements 6 does not run parallel to an underside 28 of the base plate 3 arranged opposite to it.
Die Unterseite 28 verläuft in der in Figur 6 beispielhaft gezeigten Anordnung parallel zu der XY-Ebene, welche von der Raumrichtung X und der Raumrichtung Y aufgespannt wird. Die Oberseite 27 verläuft in einer Ebene, die gering- fügig gegenüber der XY-Ebene verschwenkt verläuft, wobei die Drehachse in dem gezeigten Beispiel parallel zur Raumrichtung Y verläuft. Die Oberseite 27 verläuft im Winkel α zur Unterseite 28 der Bodenplatte 3, wobei der Winkel α gemäß bevorzugter Ausführungsformen einige wenige Grad, insbesondere we- niger als 2° beträgt. In the arrangement shown by way of example in FIG. 6, the underside 28 runs parallel to the XY plane, which is spanned by the spatial direction X and the spatial direction Y. The upper side 27 extends in a plane which is slightly Fügig opposite the XY plane is pivoted, wherein the axis of rotation in the example shown is parallel to the spatial direction Y. The upper side 27 extends at an angle α to the underside 28 of the base plate 3, wherein the angle α according to preferred embodiments is a few degrees, in particular less than 2 °.
Der Winkel α dient zur Vorgabe eines Winkel-Offsets, um die Justierung der Spiegelelemente 6 optimal auf die optische Anwendung anzupassen. Insbesondere ermöglicht eine geeignete Vorgabe des Winkel-Offsets, dass nunmehr die zur Justierung notwendige Verschwenkung der Teilabschnitte 23, 24 um die Kippachsen 16, 17 in einer Richtung erfolgen kann, so dass ein etwaiges Gewindespiel der zur Verschwenkung eingesetzten Stellschrauben 21 eliminiert ist. Ein derartiges Gewindespiel tritt maßgeblich bei einer Justierung um die Nullpunktlage auf, mithin also bei Anordnungen, welche Bodenplatten 3 mit zueinander parallel verlaufende Ober- und Unterseiten 27, 28 aufweisen. The angle α is used to specify an angle offset in order to optimally adapt the adjustment of the mirror elements 6 to the optical application. In particular, a suitable specification of the angle offset makes it possible for the pivoting of the sections 23, 24 about the tilting axes 16, 17, which is necessary for the adjustment, to take place in one direction so that a possible thread clearance of the adjusting screws 21 used for the pivoting is eliminated. Such a thread play occurs significantly in an adjustment to the zero point, so therefore in arrangements which bottom plates 3 with mutually parallel upper and lower sides 27, 28 have.
Es versteht sich, dass alternativ zu der in Figur 6 gezeigten Anpassung des Verlaufs der Oberseite 27 der Bodenplatte 3 auch eine Anpassung der Unterseite 28 möglich ist, um den vom Winkel α definierten Winkel-Offset vorzuge- ben. Wesentlich ist lediglich, dass die beiden Flächen, also die Oberseite 27 und die Unterseite 28, zueinander im Winkel α verlaufen. It is understood that as an alternative to the adaptation of the profile of the upper side 27 of the base plate 3 shown in FIG. 6, an adaptation of the lower side 28 is also possible in order to predetermine the angle offset defined by the angle α. It is only essential that the two surfaces, so the top 27 and the bottom 28, each other at an angle α.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Faltungsoptik 17 Kippachse 1 Folding optics 17 Tilting axis
2 Haltevorrichtung 18 Beschichtung  2 holding device 18 coating
3 Bodenplatte 19 einfallender Laserstrahl 3 bottom plate 19 incident laser beam
4 Befestigungsstange 20 reflektierter Laserstrahl4 mounting rod 20 reflected laser beam
5 Halteelement 21 Stellschraube 5 retaining element 21 set screw
6 Spiegelelemente 22 Sicherungsschraube 6 Mirror elements 22 Locking screw
7 Spiegelfläche 23 Teilabschnitt 7 mirror surface 23 subsection
8 Winkelendmaß 24 Teilabschnitt  8 angular end dimension 24 partial section
9 Spannelement 25 Federelement  9 clamping element 25 spring element
10 Anschlag 26 Scheibe  10 stop 26 disc
11 Federelement 27 Oberseite  11 spring element 27 top side
12 Schraubenmutter 28 Unterseite  12 nut 28 bottom side
13 Halteteil α Winkel  13 holding part α angle
14 Schlitz X Raumrichtung  14 slot X spatial direction
15 Schlitz Y Raumrichtung  15 slot Y spatial direction
16 Kippachse Z Raumrichtung  16 tilting axis Z spatial direction

Claims

Patentansprüche claims
1. Faltungsoptik (1) für einen Laserpulskompressor, umfassend zumindest zwei jeweils eine ebene Spiegelfläche (7) aufweisende Spiegelelemente (6), welche von einer Haltevorrichtung (2) mittels Kraftschluss derart räumlich fixiert sind, dass die beiden Spiegelflächen (7) zueinander in einem vorgebbaren Winkel angeordnet sind, 1. folding optics (1) for a laser pulse compressor, comprising at least two each having a planar mirror surface (7) having mirror elements (6) which are fixed by a holding device (2) by means of adhesion so spatially that the two mirror surfaces (7) to each other in a predeterminable angles are arranged,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
jedes der beiden Spiegelelemente (6) entlang jeweils einer Seitenfläche eines Winkelendmaßes (8) ausgerichtet ist, wobei die beiden Seitenflächen zueinander im vorgebbaren Winkel angeordnet sind und das Winkelendmaß (8) als Widerlager zur kraftschlüssigen Verbindung der Spiegelelemente (6) mit der Haltevorrichtung (2) dient,  each of the two mirror elements (6) along each side of a Winkelendmaßes (8) is aligned, wherein the two side surfaces are arranged to each other at a predetermined angle and the Winkelendmaß (8) as an abutment for non-positive connection of the mirror elements (6) with the holding device (2 ),
wobei die zum Kraftschluss auf ein jeweiliges Spiegelelement (6) wirkende Kraft mittelbar über ein zwischen einem Spannelement (9) und dem jeweiligen Spiegelelement (6) angeordnetes und flächenförmig ausgebildetes Federelement (11) übertragbar ist.  wherein the force acting on a respective mirror element (6) to force adhesion indirectly via a between a clamping element (9) and the respective mirror element (6) arranged and surface-shaped spring element (11) is transferable.
2. Faltungsoptik (1) nach Anspruch 1, 2. folding optics (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Federelement (11) gewölbt ausgebildet ist und derart angeordnet ist, dass das Federelement (11) bezüglich einer Kontaktfläche zum Spiegelelement (6) zumindest eine konvex verlaufende Wölbung aufweist.  the spring element (11) is formed arched and is arranged such that the spring element (11) with respect to a contact surface to the mirror element (6) has at least one convexly extending curvature.
3. Faltungsoptik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. folding optics (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass ein oder das Spannelement (9) derart drehbar um eine Achse gelagert ist, dass die Richtung der von dem Spannelement (9) vermittelbaren Kraft veränderbar ist. 4. Faltungsoptik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  characterized in that one or the clamping element (9) is rotatably mounted about an axis such that the direction of the clamping element (9) mediable force is variable. 4. folding optics (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der vorgebbare Winkel weniger als 120°, insbesondere 90° beträgt. the predetermined angle is less than 120 °, in particular 90 °.
5. Faltungsoptik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. folding optics (1) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Winkelendmaß (8) aus Keramik, Metall oder einem Glassubstrat besteht.  the Winkelendmaß (8) made of ceramic, metal or a glass substrate.
6. Faltungsoptik (1) nach Anspruch 5, 6. folding optics (1) according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Winkelendmaß (8) aus einem Einkristall besteht. 7. Faltungsoptik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  the Winkelendmaß (8) consists of a single crystal. 7. folding optical system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Seitenflächen des Winkelendmaßes (8) geschliffen und/oder poliert sind. 8. Faltungsoptik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  the side surfaces of the Winkelendmaßes (8) are ground and / or polished. 8. folding optics (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
auf einer Oberfläche des Winkelendmaßes (8) eine reflektierende Be- schichtung (17) aufgebracht ist. 9. Faltungsoptik (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  On a surface of the Winkelendmaßes (8) a reflective coating (17) is applied. 9. folding optical system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Haltevorrichtung (2) eine Bodenplatte (3) und ein der Bodenplatte (3) gegenüberliegend angeordnetes Halteelement (5) aufweist, das zur kraftschlüssigen Fixierung der zwischen der Bodenplatte (3) und dem Hal- teelement (5) angeordneten Spiegelelemente (6) als Widerlager dient, wobei eine zwischen der Bodenplatte (3) und dem Halteelement (5) vermittelte Kraft senkrecht zu der von den Normalenvektoren der Spiegelflächen (7) aufgespannten Ebene wirkt. 10. Faltungsoptik (1) nach Anspruch 9,  the holding device (2) has a base plate (3) and a holding element (5) arranged opposite the base plate (3), which serves for frictionally fixing the mirror elements (6) arranged between the base plate (3) and the holding element (5) Abutment is used, wherein between the bottom plate (3) and the holding element (5) mediated force acts perpendicular to the plane defined by the normal vectors of the mirror surfaces (7). 10. folding optics (1) according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Halteelemente (5) und einem jeweiligen Spiegelelement (6) angeordnetes Halteteil (13) eine Kraft zur kraftschlüssigen Verbindung auf das Spiegelelement (6) überträgt. characterized in that a holding part (13) arranged between the holding element (5) and a respective mirror element (6) transmits a force to the mirror element (6) for frictional connection.
Faltungsoptik (1) nach Anspruch 10, Folding optics (1) according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Halteteil (13) und/oder das Halteelemente (5) federnd gelagert ist.  the holding part (13) and / or the holding elements (5) is resiliently mounted.
Faltungsoptik (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, Folding optics (1) according to one of claims 9 to 11,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zumindest ein Schlitz (14, 15) in die Bodenplatte (3) der Haltevorrichtung (2) eingebracht ist, welcher parallel zu einer Grundfläche der Bodenplatte (3) verläuft und derart ausgebildet ist, dass durch Krafteinwirkung auf die Bodenplatte (3) in einer zur Grundfläche der Bodenplatte (3) senkrecht verlaufenden Richtung eine Verkippung der Spiegelelemente (6) um eine erste Kippachse (16) bewirkbar ist.  at least one slot (14, 15) in the bottom plate (3) of the holding device (2) is introduced, which runs parallel to a base surface of the bottom plate (3) and is formed such that by force on the bottom plate (3) in a Base surface of the bottom plate (3) perpendicular direction tilting of the mirror elements (6) about a first tilting axis (16) is effected.
Faltungsoptik (1) nach Anspruch 12, Folding optics (1) according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein weiterer Schlitz (15) in die Bodenplatte der Haltevorrichtung (2) ein gebracht ist, welcher parallel zur Grundfläche der Bodenplatte (3) verläuft und derart ausgebildet ist, dass mittels Krafteinwirkung auf die Bo denplatte (3) in der zur Grundfläche der Bodenplatte (3) senkrecht verlaufenden Richtung eine Verkippung der Spiegelelemente (6) um eine zweite Kippachse (17) bewirkbar ist.  a further slot (15) in the bottom plate of the holding device (2) is brought, which runs parallel to the base surface of the bottom plate (3) and is designed such that by means of force on the Bo denplatte (3) in the base of the bottom plate ( 3) is perpendicular direction tilting of the mirror elements (6) about a second tilt axis (17) is effected.
Faltungsoptik (1) nach Anspruch 13, Folding optics (1) according to claim 13,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die erste und die zweite Kippachse (16, 17) zueinander senkrecht verlaufen.  the first and the second tilting axis (16, 17) extend perpendicular to one another.
15. Faltungsoptik (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, 15. folding optics (1) according to any one of claims 12 to 14,
dadurch gekennzeichnet, dass eine ebene Oberseite der Bodenplatte (3) relativ zu einer der Oberseite gegenüberliegend angeordneten ebenen Unterseite der Bodenplatte (3) in einem von Null verschiedenem Winkel (a) verläuft. 16. Faltungsoptik (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, characterized in that a flat upper surface of the bottom plate (3) extends at a non-zero angle (a) relative to a flat underside of the bottom plate (3) opposite the top surface. 16. folding optical system (1) according to one of claims 10 to 14,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Haltevorrichtung (2) ein senkrecht zum Halteelement (5) angeordnetes weiteres Halteelement umfasst, welches eine seitliche Begrenzung für eines der Spiegelelemente (6) bildet.  the holding device (2) comprises a further holding element arranged perpendicular to the holding element (5), which forms a lateral boundary for one of the mirror elements (6).
17. Laserpulsanordnung, umfassend eine Anordnung von optischen Elementen, insbesondere Prismen, optischen Gittern und/oder dispersiven Spiegeln, 17. Laser pulse arrangement comprising an arrangement of optical elements, in particular prisms, optical gratings and / or dispersive mirrors,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
zumindest eine Faltungsoptik (1) nach einem der vorherigen Ansprüche zur Führung eines Laserstrahls durch die Anordnung von optischen Elementen angeordnet ist.  at least one folding optical system (1) according to one of the preceding claims for guiding a laser beam through the arrangement of optical elements is arranged.
18. Laserpulsanordnung nach Anspruch 17, 18. Laser pulse arrangement according to claim 17,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Anordnung von optischen Elementen zwischen zwei Faltungsoptiken (1) angeordnet ist.  the arrangement of optical elements between two folding optics (1) is arranged.
19. Laserpulsanordnung nach Ansprüche 17 oder 18, 19. Laser pulse arrangement according to claims 17 or 18,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Haltevorrichtung (2) der Faltungsoptik (1) parallel zur Propagations- richtung des Laserstrahls verschiebbar gelagert ist.  the holding device (2) of the folding optics (1) is displaceably mounted parallel to the propagation direction of the laser beam.
Laserpulsanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, Laser pulse arrangement according to one of Claims 17 to 19,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Anordnung von optischen Elementen eine eine Pulsdauer des Laserpulses verkürzende Dispersion aufweist. the arrangement of optical elements has a pulse duration of the laser pulse shortening dispersion.
21. Laserpulsanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, 21. Laser pulse arrangement according to one of claims 17 to 19,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Anordnung von optischen Elementen eine eine Pulsdauer des Laserpulses verlängernde Dispersion aufweist.  the arrangement of optical elements has a pulse duration of the laser pulse extending dispersion.
EP15731049.1A 2014-07-10 2015-06-23 Folding optics for folding an optical path in a laser pulse arrangement Withdrawn EP3167327A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014109681.9A DE102014109681B4 (en) 2014-07-10 2014-07-10 Convolution optics for a laser pulse compressor and laser pulse arrangement with a convolution optics
PCT/EP2015/064162 WO2016005185A1 (en) 2014-07-10 2015-06-23 Folding optics for folding an optical path in a laser pulse arrangement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3167327A1 true EP3167327A1 (en) 2017-05-17

Family

ID=53483824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15731049.1A Withdrawn EP3167327A1 (en) 2014-07-10 2015-06-23 Folding optics for folding an optical path in a laser pulse arrangement

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20170115468A1 (en)
EP (1) EP3167327A1 (en)
JP (1) JP2017521694A (en)
KR (1) KR20170030591A (en)
CN (1) CN106662725A (en)
DE (1) DE102014109681B4 (en)
TW (1) TW201607189A (en)
WO (1) WO2016005185A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016111287B4 (en) * 2016-06-20 2018-02-15 Liop-Tec Gmbh Holder for a laser beam optic

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7312689U (en) * 1973-06-28 Bosch R Gmbh Device for holding a mirror
CH679613A5 (en) * 1989-07-20 1992-03-13 Suisse Electronique Microtech Support for circular component such as optical mirror - has base with flexible lugs which have two=sided claws to engage with recesses in edges of mirror and outer locking ring
US5335111A (en) * 1993-04-22 1994-08-02 Plx Inc. Hollow retroreflector assembly with hard mount assembly
US5703683A (en) * 1996-05-28 1997-12-30 Ohmeda Inc. Extruded wobble plate optical alignment device
US6208424B1 (en) * 1998-08-27 2001-03-27 Zygo Corporation Interferometric apparatus and method for measuring motion along multiple axes
JP3935281B2 (en) * 1999-02-05 2007-06-20 株式会社リコー Mirror support structure of image forming apparatus
US6531680B2 (en) * 2001-04-06 2003-03-11 W. A. Whitney Co. Cube corner laser beam retroreflector apparatus for a laser equipped machine tool
JP2003037924A (en) * 2001-07-25 2003-02-07 Asahi Tec Corp Reverse v double suspension equipment
US6739728B2 (en) * 2002-04-08 2004-05-25 The Regents Of The University Of California Short pulse laser stretcher-compressor using a single common reflective grating
US6786608B1 (en) * 2002-12-30 2004-09-07 Plx, Inc. Vibration and shock absorbing mounting assembly for a retroreflector assembly
US6873418B1 (en) * 2003-09-30 2005-03-29 Cymer, Inc. Optical mountings for gas discharge MOPA laser spectral analysis module
JP4741507B2 (en) * 2003-11-28 2011-08-03 ハイ キュー レーザー プロダクション ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Highly repetitive laser system with compact design
US7170695B2 (en) * 2005-01-25 2007-01-30 John Taboada Highly versatile optical element mount
JP2006337924A (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Sony Corp Optical element, manufacturing method thereof and image display device
US8319813B2 (en) * 2009-08-03 2012-11-27 Lexmark International Inc. Mounting assembly for reflection mirror in laser scanning unit
US20140111849A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Polarization Solutions, Llc Apparatus and method for mosaic gratings-based polarizer

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170030591A (en) 2017-03-17
US20170115468A1 (en) 2017-04-27
TW201607189A (en) 2016-02-16
DE102014109681B4 (en) 2021-02-25
JP2017521694A (en) 2017-08-03
DE102014109681A1 (en) 2016-01-14
WO2016005185A1 (en) 2016-01-14
CN106662725A (en) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010031674A1 (en) Fiber optic coupler
DE112007003242T5 (en) Interferometer with retention of an optical relationship between elements
DE102008047226B4 (en) Apparatus and method for amplifying light pulses
WO2017216083A1 (en) Dispersion adjustment unit
DE4108966A1 (en) Electro-optical interferometric light modulator - uses single crystal with three flat face sides, refractive index being variable by application of electrical or magnetic field
DE102007006867A1 (en) Laser oscillator for use with e.g. mirror, has reflector fixed at reflector holder such that flexible unit subjects reflector over reflector-pressurization plate by application of pressurization force
DE102018109405B3 (en) Pulse length adjusting unit, laser system and method for pulse length adjustment of a laser pulse
EP2272139B1 (en) Pulse shaper and laser with pulse shaper
EP3167327A1 (en) Folding optics for folding an optical path in a laser pulse arrangement
DE60004237T2 (en) LASER-generator system
DE102010052989A1 (en) Beam control with a thermally anisotropic medium
DE19818612A1 (en) Method and device for frequency conversion, in particular for frequency doubling of fixed frequency lasers
DE102007010334A1 (en) Variable shape mirror and optical pickup device having the same
DE112008002013T5 (en) Compensation of thermal distortion for laser mirrors
EP2284965A1 (en) Laser resonator with tilt insensitive mirrors
EP3454103B1 (en) Optical arrangement and method for influencing a dispersion of wavelengths of at least one light pulse or light beam
EP0251096B1 (en) Optical resonator for a laser
WO2017137221A1 (en) Illumination device for vehicles
EP0268234B1 (en) Mounting for optical element
CN109521579B (en) Total reflection type ultra-wideband light filtering and frequency selecting device
DE19935612C2 (en) Tunable laser with cross spring joint
DE10339362A1 (en) Device for preventing the creeping of an optical element
EP3528027A1 (en) Optical assembly for changing the direction of light beams with at least two mirror sections
DE102019209649A1 (en) Monolithic pulse compressor
DE102020209687A1 (en) Laser system for non-linear pulse compression and grating compressor

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20161011

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20190103